(57)【要約】【課題】永久磁石としてフェライト磁石を用いながら永久磁石電動機の効率を向上させることができる技術を提供する。【解決手段】回転子コア１００には、軸方向に直角な断面で見て、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と周方向に沿って曲線状に延びている第２の部分を有する磁石挿入孔１１１が形成されている。磁石挿入孔１１１には、第１の永久磁石１２１と第２の永久磁石１２２が挿入されている。周方向に隣接する磁石挿入孔１１１のうち一方方向側に配置される磁石挿入孔１１１の第２の部分の第２の側壁１１１ｇおよび他方方向側に配置される磁石挿入孔１１１の第２の部分の第１の側壁１１１ｆによって、内周ブリッジ部１０６が形成されている。第１の永久磁石１２１および第２の永久磁石１２２として、Ｊ−Ｈ減磁曲線における、残留磁束密度Ｂｒの９０％に対応する磁場Ｈｋと保持力Ｈｃｊとの比（Ｈｋ／Ｈｃｊ）が０．８と０．８５の範囲内であるフェライト磁石が用いられている。【選択図】図３
2015139233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石挿入孔が形成された回転子コアと、前記複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石を有し、前記複数の永久磁石によってｄ軸とｑ軸が規定される回転子であって、
前記永久磁石としてフェライト磁石が用いられており、
前記フェライト磁石は、Ｊ−Ｈ減磁曲線における、残留磁束密度Ｂｒの９０％に対応する磁場Ｈｋと保持力Ｈｃｊとの比（Ｈｋ／Ｈｃｊ）が［０．８≦（Ｈｋ／Ｈｃｊ）≦０．８５］であることを特徴とする回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転子であって、
前記磁石挿入孔は、軸方向に直角な断面で見て、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と、前記第１の部分より内周側に配置され、周方向に沿って外周側に突出する曲線状に延びている第２の部分を有し、
前記永久磁石は、前記磁石挿入孔の前記第１の部分に挿入され、直線状に延びている第１の磁石部分と、前記磁石挿入孔の前記第２の部分に挿入され、曲線状に延びている第２の磁石部分を有し、
前記磁石挿入孔の前記第１の部分は、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置される第１の側壁および第２の側壁を有し、前記磁石挿入孔の前記第２の部分は、周方向に沿って前記一方方向側および前記他方方向側に配置される第３の側壁および第４の側壁を有し、
周方向に隣接する前記磁石挿入孔のうち前記一方方向側に配置される磁石挿入孔の前記第２の部分の前記第４の側壁および前記他方方向側に配置される磁石挿入孔の前記第２の部分の前記第３の側壁は、当該周方向に隣接する磁石挿入孔に挿入される前記永久磁石により規定されるｄ軸に平行に延びているとともに、内周ブリッジ部を形成していることを特徴とする回転子。
【請求項３】
請求項２に記載の回転子であって、
前記永久磁石の前記第１の磁石部分および前記第２の磁石部分は別体に形成されていることを特徴とする回転子。
【請求項４】
請求項２または３に記載の回転子であって、
前記磁石挿入孔の前記第１の部分の前記第１の側壁および前記第２の側壁は、ｑ軸に対して周方向に沿って前記一方方向側および前記他方方向側に配置されているとともに、ｑ軸に平行に延びており、
前記磁石挿入孔の前記第２の部分の前記第３の側壁および前記第４の側壁は、ｑ軸に対して周方向に沿って前記一方方向側および前記他方方向側に配置されていることを特徴とする回転子。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一項に記載の回転子であって、
前記永久磁石の前記第１の磁石部分および前記第２の磁石部分は、周方向に沿って磁化されていることを特徴とする回転子。
【請求項６】
請求項２ないし４のいずれか一項に記載の回転子であって、
前記永久磁石の前記第１の磁石部分は、周方向に沿って磁化されており、前記第２の磁石部分は、径方向に沿って磁化されていることを特徴とする回転子。
【請求項７】
請求項１に記載の回転子であって、
前記磁石挿入孔は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、ｑ軸に平行に延びている第１の側壁および第２の側壁、径方向に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って延びている外周壁および内周壁、前記第１の側壁と前記内周壁に接続されている第１の斜壁、前記第２の側壁と前記内周壁に接続されている第２の斜壁により形成されており、
周方向に隣接する前記磁石挿入孔のうち前記一方方向側に配置される磁石挿入孔の前記第２の斜壁と前記他方方向側に配置される磁石挿入孔の前記第１の斜壁は、当該周方向に隣接する磁石挿入孔に挿入される前記永久磁石により規定されるｄ軸に平行に延びているとともに、内周ブリッジ部を形成していることを特徴とする回転子。
【請求項８】
請求項１に記載の回転子であって、
前記磁石挿入孔は、軸方向に直角な断面で見て、径方向に沿って外周側および内周側に配置され、ｄ軸に交差するとともに内周側に突出する曲線状に延びている外周壁および内周壁、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、周方向に沿って延びている第１の端壁および第２の端壁により形成されていることを特徴とする回転子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転子であって、
前記回転子コアの外周面は、軸方向に直角な断面で見て、ｄ軸と交差する第１の曲線部分と、ｑ軸と交差する第２の曲線部分が交互に接続されて形成されており、前記第１の曲線部分は、ｄ軸上に曲率中心を有する円弧形状に形成され、前記第２の曲線部分は、ｑ軸上に曲率中心を有し、前記第１の曲線部分の曲率半径より大きい曲率半径を有する円弧形状に形成されていることを特徴とする回転子。
【請求項１０】
固定子と、前記固定子に対して回転可能に支持された回転子を備え、前記固定子は、固定子コアと、固定子巻線を有し、前記回転子は、複数の磁石挿入孔が形成された回転子コアと、前記複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石を有している永久磁石電動機であって、前記回転子として請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転子が用いられていることを特徴とする永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石が設けられている回転子および永久磁石が設けられている回転子を備える永久磁石電動機に関し、特に、永久磁石としてフェライト磁石を用いながら永久磁石電動機の効率を向上させることができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石電動機の回転子に設ける永久磁石として、残留磁束密度が高い、ネオジウム磁石等の希土類磁石が用いられている。しかしながら、希土類磁石は、高価である。このため、希土類磁石より安価であるフェライト磁石等の使用が要望されている。
フェライト磁石を用いた回転子を備える永久磁石電動機として、例えば、特許文献１に開示されている永久磁石電動機が知られている。特許文献１に開示されている永久磁石電動機は、図１７に示されている回転子コア１０００を有する回転子を用いている。なお、図１７は、回転子コア１０００を軸方向に直角な方向から見た断面図である。図１７に示されている回転子コア１０００は、回転子コア１０００の回転中心Ｏからｑ軸に沿って直線状に延びている磁石挿入孔１０１１が、周方向に沿って複数形成されている。磁石挿入孔１０１１には、直線状に延びている永久磁石１０２１が挿入されている。永久磁石１０２１としてフェライト磁石が用いられている。磁石挿入孔１０１１および永久磁石１０２１は、断面が四角形状を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フェライト磁石は、希土類磁石に比べて残留磁束密度が低い。ここで、永久磁石から発生する磁束量は、永久磁石の残留磁束密度に依存する。また、永久磁石から発生する磁束量が減少すると、固定子巻線に流す電流（固定子電流）を増加させる必要があり、永久磁石電動機の効率が低下する。このため、希土類磁石に代えてフェライト磁石を用いる場合には、残留磁束密度ができるだけ高いフェライト磁石を用いることになる。
一方、残留磁束密度が高いフェライト磁石は、保持力が低いため、減磁し易い。したがって、残留磁束密度が高いフェライト磁石を用いる場合には、保持力を高めるために、フェライト磁石の厚さ（Ｎ極表面とＳ極表面の間の間隔）を厚くする必要がある。
しかしながら、回転子コアの大きさ（直径）を変えないで、フェライト磁石の厚さを厚くすると、磁石表面積（Ｎ極およびＳ極の磁極表面積）が小さくなり、磁束量が減少することになる。
このため、フェライト磁石を用いて、希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を達成するのは難しいと思われていた。
本発明者らは、フェライト磁石の角形性（Ｊ−Ｈ減磁曲線における、残留磁束密度Ｂｒの９０％に対応する磁場Ｈｋと保持力Ｈｃｊとの比）に着目し、フェライト磁石を用いた永久磁石電動機の効率がフェライト磁石の角形性に影響することを見出した。
したがって、本発明は、永久磁石としてフェライト磁石を用いた永久磁石電動機の効率を向上させることができる技術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】
本発明は、以下のように構成することができる。なお、以下では、「平行」という記載は、「略平行」を含むものとして用いている。
一つの発明は、回転子に関する。
本発明の回転子は、複数の磁石挿入孔が形成された回転子コアと、複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石を有している。回転子コアは、典型的には、電磁鋼板を積層することによって形成される。複数の永久磁石によって、ｄ軸（主磁束の方向）とｑ軸（ｄ軸に対して電気的に直角な方向）が規定される。永久磁石は、Ｎ極の主磁極とＳ極の主磁極が周方向に沿って交互に配置されるように着磁される。
本発明では、永久磁石として、Ｊ−Ｈ減磁曲線（Ｊ：磁化、Ｈ：磁場）における、残留磁束密度Ｂｒの９０％に対応する磁場Ｈｋと保持力Ｈｃｊとの比（Ｈｋ／Ｈｃｊ）が［０．８≦（Ｈｋ／Ｈｃｊ）≦０．８５］を満足するフェライト磁石を用いている。
なお、比［Ｈｋ／Ｈｃｊ］は、「角形性」とも呼ばれている。Ｊ−Ｈ減磁曲線は、Ｊ−Ｈ曲線における第２象限の曲線である。残留磁束密度Ｂｒは、Ｊ−Ｈ減磁曲線における磁場（外部磁場）Ｈが０の時の磁化（残留磁化Ｊｒ）に等しい。保持力Ｈｃｊは、Ｊ−Ｈ減磁曲線における磁化Ｊが０の時の磁場に等しい。
本発明では、永久磁石として、Ｊ−Ｈ減磁曲線における、残留磁束密度Ｂｒの９０％に対応する磁場Ｈｋと保持力Ｈｃｊとの比（Ｈｋ／Ｈｃｊ）が［０．８≦（Ｈｋ／Ｈｃｊ）≦０．８５］を満足するフェライト磁石を用いていることにより、保持力の低下を抑制しながら残留磁束密度を高めることができ、結果として永久磁石電動機の効率を向上させることができる。
【０００６】
一つの発明の異なる形態では、磁石挿入孔は、軸方向に直角な断面で見て、第１の部分と、第１の部分より内周側に配置されている第２の部分を有している。第１の部分は、ｑ軸に沿って直線状に延びており、周方向に沿って一方方向側（例えば、時計回り方向側）および他方方向側（例えば、反時計回り方向側）に配置される第１の側壁および第２の側壁を有している。第２の部分は、周方向に沿って外周側に突出する曲線状に延びており、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置される第３の側壁および第４の側壁を有している。
また、永久磁石は、磁石挿入孔の第１の部分に挿入され、直線状に延びている第１の磁石部分と、磁石挿入孔の第２の部分に挿入され、曲線状に延びている第２の磁石部分を有している。永久磁石の第１の磁石部分と第２の磁石部分は、Ｎ極の主磁極とＳ極の主磁極が周方向に沿って交互に配置されるように着磁される。
磁石挿入孔の第２の部分および永久磁石の第２の磁石部分は、好適には、円弧状に延びている。
そして、周方向に隣接する磁石挿入孔のうち一方方向側に配置される磁石挿入孔の第２の部分の第４の側壁および他方方向側に配置される磁石挿入孔の第２の部分の第３の側壁は、当該周方向に隣接する磁石挿入孔に挿入される永久磁石により規定されるｄ軸に平行に延びているとともに、内周ブリッジ部を形成している。第３の側壁と第４の側壁により形成される内周ブリッジ部の幅（周方向に沿った長さ）および長さ（径方向に沿った長さ）は、周方向に隣接する磁石挿入子の間の部分を介して磁束が短絡されるのを抑制することができる値に設定される。
本形態では、磁石挿入孔が、ｑ軸に沿って延びている第１の部分と、第１の部分より内周側に設けられ周方向に沿って延びている第２の部分により構成されるため、磁石表面積を大きくすることができる。これにより、磁束量をより高めることができる。また、周方向に隣接する磁石挿入孔の間に、磁束の短絡を抑制することができる幅と長さを有する内周ブリッジ部が形成されているため、周方向に隣接する磁石挿入孔の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。また、内周ブリッジ部を形成する第３の側壁および第４の側壁がｄ軸（径方向）に平行に延びているため、遠心力に対する強度を高めることができる。
一つの発明の他の異なる形態では、永久磁石の第１の磁石部分および第２の磁石部分が、それぞれ別体に形成されている。
本形態では、第１の磁石部分と第２の磁石部分を別々に形成することができるため、永久磁石を容易に形成することができる。
一つの発明の他の異なる形態では、磁石挿入孔の第１の部分の第１の側壁および第２の側壁は、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置されているとともに、ｑ軸に平行に延びている。また、磁石挿入孔の第２の部分の第３の側壁および第４の側壁は、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置されている。好適には、磁石挿入孔の第１の部分は、第１の側壁および第２の側壁の外周側に接続された外周壁を有している。また、磁石挿入孔の第２の部分は、第１の側壁と第３の側壁に接続された第１の中間壁、第２の側壁と第４の側壁に接続された第２の中間壁、第３の側壁および第４の側壁の内周側に接続された内周壁を有する。
本形態では、磁石挿入孔を容易に形成することができる。
永久磁石の第１の磁石部分と第２の磁石部分の着磁方向（磁化方向）は、Ｎ極の主磁極とＳ極の主磁極が周方向に沿って交互に配置されるように設定される。
一つの発明の他の異なる形態では、永久磁石の第１の磁石部分および第２の磁石部分は、周方向に沿って磁化されている。
本形態では、第１の磁石部分と第２の磁石部分を同時に着磁することができる。特に、永久磁石を組み込んだ状態で着磁（組み込み着磁）を行うことができる。
一つの発明の他の異なる形態では、永久磁石の第１の磁石部分は、周方向に沿って磁化され、第２の磁石部分は、径方向に沿って磁化されている。
本形態では、永久磁石の磁束量をより増大させることができる。
なお、第１の磁石部分や第２の磁石部分の着磁方法は、平行着磁方法を用いることもできるし、ラジアル着磁方法を用いることもできる。
【０００７】
一つの発明の他の異なる形態では、磁石挿入孔は、軸方向に直角な断面で見て、ｑ軸に沿って直線状に延びている。磁石挿入孔は、外周壁、第１の側壁、第２の側壁、第１の斜壁、第２の斜壁および内周壁により形成されている。外周壁および内周壁は、径方向（ｑ軸）に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って延びている。外周壁および内周壁は、好適には、直線状に延びているが、曲線状に延びていてもよい。第１の側壁および第２の側壁は、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、ｑ軸に平行に延びている。第１の斜壁は、第１の側壁と内周壁に接続されている、第２の斜壁は、第２の側壁と内周壁に接続されている。磁石挿入孔は、これ以外の壁を有していてもよい。例えば、角部に形成されたＲ状（円弧状）の壁面やテーパー状（直線状）の壁面を有していてもよい。
そして、周方向に隣接する磁石挿入孔のうち一方方向側に配置される磁石挿入孔の第２の斜壁と他方方向側に配置される磁石挿入孔の第１の斜壁は、当該周方向に隣接する磁石挿入孔に挿入された永久磁石により規定されるｄ軸に平行に延びているとともに、内周ブリッジ部を形成している。周方向に隣接する磁石挿入孔のうち一方の磁石挿入孔の第１の斜壁と他方の磁石挿入孔の第２の斜壁により形成される内周ブリッジ部の幅（周方向に沿った長さ）および長さ（径方向に沿った長さ）は、周方向に隣接する磁石挿入子の間の部分を介して磁束が短絡されるのを抑制することができる値に設定される。
本形態では、磁石挿入孔がｑ軸に沿って延びているため、磁石表面積を大きくすることができる。これにより、磁束量をより高めることができる。また、周方向に隣接する二つの磁石挿入孔の間に、磁束の短絡を抑制することができる幅と長さを有する内周ブリッジ部が形成されているため、周方向に隣接する磁石挿入孔の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。また、内周ブリッジ部を形成する第１の斜壁および第２の斜壁が、ｄ軸（径方向）に平行に延びているため、遠心力に対する強度を高めることができる。
【０００８】
一つの発明の他の異なる形態では、磁石挿入孔は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って、内周側に突出する曲線状に延びている。磁石挿入孔は、外周壁、内周壁、第１の端壁および第２の端壁により形成されている。外周壁および内周壁は、径方向に沿って外周側および内周側に配置され、ｄ軸に交差するとともに内周側に突出する曲線状に延びている。外周壁および内周壁は、好適には、周方向に沿って円弧状に延びている。第１の端壁および第２の端壁は、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、周方向に沿って延びている、第１の端壁および第２の端壁は、好適には、直線状に延びている。
本形態では、リラクタンストルクを利用することができる。
【０００９】
一つの発明の他の異なる形態では、回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、ｄ軸と交差する第１の曲線部分と、ｑ軸と交差する第２の曲線部分が交互に接続されて形成されている。第１の曲線部分は、ｄ軸上に曲率中心を有する円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、ｑ軸上に曲率中心を有し、第１の曲線部分の曲率半径より大きい曲率半径を有する円弧形状に形成されている。好適には、第２の曲線部分の曲率中心は、ｑ軸に沿って、回転子コアの回転中心より第２の曲線部分と離れる方向の位置に設定される。磁石挿入孔と回転子コアの外周面（第２の曲線部分）との間の部分は、磁束の短絡を抑制する外周ブリッジ部として作用する。
本形態では、回転子コアの外周面（第２の曲線部分）と磁石挿入孔の間の部分の間隔が、周方向に沿って略等しくなる。これにより、機械強度の低下を防止しながら外周ブリッジ部の幅（径方向に沿った長さ）を小さくすることができ、磁石挿入孔と回転子コアの外周面の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。
【００１０】
他の発明は、固定子と、固定子に対して回転可能に支持された回転子を備える永久磁石電動機に関する。固定子は、固定子コアと、固定子巻線を有している。回転子は、複数の磁石挿入孔が形成された回転子コアと、複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石を有している。そして、本発明では、回転子として、前述した回転子のいずれかが用いられている。
本発明は、前述した各回転子と同様の効果を有している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の回転子および永久磁石電動機を用いることにより、永久磁石としてフェライト磁石を用いながら永久磁石電動機の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の永久磁石電動機の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】第２の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】第３の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】第４の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図の部分拡大図である。
【図９】第５の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図の部分拡大図である。
【図１０】第６の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図である。
【図１１】図１０の部分拡大図である。
【図１２】第７の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図である。
【図１３】第８の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図である。
【図１４】第９の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図である。
【図１５】永久磁石の角形性を説明する図である。
【図１６】永久磁石の角形性と残留磁束密度および保持力（減磁電流）との関係を示す図である。
【図１７】従来の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コアの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
なお、本明細書では、「軸方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、回転子の回転中心Ｏを通る回転中心線の方向を示している。また、「周方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、軸方向（回転中心線の方向）に直角な断面でみて、回転中心Ｏを中心とする円周方向を示している。また、「径方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、軸方向に直角な断面でみて、回転中心Ｏを通る方向を示している。
また、「ｄ軸」は、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔に挿入されている永久磁石によって形成される主磁極（Ｎ極、Ｓ極）の主磁束が流れる方向（主磁極の周方向中心）を示し、「ｑ軸」は、「ｄ軸」に対して電気的に直角な（電気角で９０度の）方向を示している。
また、「平行」という記載は、「略平行」である態様を含むものとして用いている。
また、「周方向に沿って一方方向」および「周方向に沿って他方方向」という記載は、軸方向に直角な断面で見て、「時計回り方向（右回り方向）」および「反時計回り方向（左回り方向）」を示すものとして用いている。勿論、逆に、「反時計回り方向（左回り方向）」および「時計回り方向（右回り方向）」を示すものとして用いることもできる。
【００１４】
本発明の永久磁石電動機の第１の実施の形態が、図１、図２、図３に示されている。なお、図１は、第１の実施の形態の永久磁石電動機１０の概略構成を示す図である。また、図２は、永久磁石電動機１０で用いられている回転子コア１００を軸方向に直角な方向から見た断面図であり、図３は、図２の部分拡大図である。
永久磁石電動機１０は、固定子２０と、固定子２０に対して回転可能に支持されている回転子５０により構成されている。
固定子２０は、固定子コア３０と固定子巻線４０により構成されている。固定子コア３０は、電磁鋼板を積層して形成されている。固定子コア３０は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延びているヨークと、ヨークから径方向に沿って回転子５０の回転中心方向に延びている複数のティースと、周方向に隣接するティースによって形成されるスロットを有している。固定子巻線４０は、スロット内に挿入されている。
【００１５】
回転子５０は、永久磁石が挿入される磁石挿入孔が形成されている回転子コア１００と、回転軸６０により構成されている。
回転子コア１００は、電磁鋼板を積層することによって形成されている。
磁石挿入孔に挿入される永久磁石によって主磁極（Ｎ極、Ｓ極）が形成され、主磁極によって主磁束が発生する。
本実施の形態では、磁石挿入孔に挿入される永久磁石として、希土類磁石より残留磁束密度は低いが安価であるフェライト磁石が用いられている。
【００１６】
本実施の形態では、回転子コア１００の外周面１０１は、軸方向に直角な断面でみて、第１の曲線部分１０１Ａと第２の曲線部分１０１Ｂが交互に配置されて形成されている。
第１の曲線部分１０１Ａは、ｄ軸と交差し、回転子コア１００の外周方向に突出している第１の曲線形状に形成されている。また、第２の曲線部分１０１Ｂは、ｑ軸と交差し、回転子コア１００の外周方向に突出している第２の曲線形状に形成されている。第１の曲線形状は、ｄ軸上の回転中心Ｏを曲率中心とする半径Ｒ１の円弧形状である。また、第２の曲線形状は、ｑ軸上の、回転中心Ｏより第２の曲線部分１０１Ｂと反対方向に離れた点Ｐを曲率中心とする半径Ｒ２（＞Ｒ１）の円弧形状である。
【００１７】
回転子コア１００には、軸方向に直角な断面で見て、径方向に沿って延びている磁石挿入孔１１１が、周方向に沿って複数形成されている。
本実施の形態では、磁石挿入孔１１１は、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と、第１の部分より内周側（回転中心Ｏ側）に配置され、周方向に沿って、外周側に突出している円弧状に延びている第２の部分を有している。
磁石挿入孔１１１の第１の部分は、外周壁１１１ａ、第１の側壁１１１ｂおよび第２の側壁１１１ｃにより形成されている。外周壁１１１ａは、径方向に沿って外周側（外周面１０１側）に配置され、周方向に沿って直線状に延びている。第１の側壁１１１ｂおよび第２の側壁１１１ｃは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側（図２、図３では、時計回り方向側）および他方方向側（図２、図３では、反時計回り方向側）に配置され、ｑ軸に平行に延びている。
磁石挿入孔１１１の第２の部分は、第１の中間壁１１１ｄ、第２の中間壁１１１ｅ、第３の側壁１１１ｆ、第４の側壁１１１ｇおよび内周壁１１１ｈにより形成されている。第１の中間壁１１１ｄは、第１の側壁１１１ｂの内周側に接続され、周方向に沿って円弧状に延びている。第２の中間壁１１１ｅは、第２の側壁１１１ｃの内周側に接続され、周方向に沿って円弧状に延びている。第３の側壁１１１ｆは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側に配置されているとともに、当該ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側に隣接するｄ軸に平行に延びている。第４の側壁１１１ｇは、ｑ軸に対して周方向に沿って他方方向側に配置されているとともに、当該ｑ軸に対して周方向に沿って他方方向側に隣接するｄ軸に平行に延びている。
【００１８】
また、磁石挿入孔１１１には、第１の永久磁石１２１と第２の永久磁石１２２が収容されている。第１の永久磁石１２１は、磁石挿入孔１１１の第１の部分に挿入され、ｑ軸に沿って直線状に延びている。第２の永久磁石１２２は、磁石挿入孔１１１の第２の部分に挿入され、周方向に沿って、外周側に突出する円弧状に延びている。
第１の永久磁石１２１が、本発明の「第１の磁石部分」に対応し、第２の永久磁石１２２が、本発明の「第２の磁石部分」に対応する。
第１の永久磁石１２１は、軸方向に直角な断面で見て、外周面１２１ａ、第１の側面１２１ｂ、第２の側面１２１ｃおよび内周面１２１ｄにより形成される四角形状を有している。外周面１２１ａおよび内周面１２１ｄは、径方向（ｑ軸）に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って直線状に延びている。第１の側面１２１ｂおよび第２の側面１２１ｃは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、ｑ軸に平行に直線状に延びている。第１の永久磁石１２１の外周面１２１ａ、第１の側面１２１ｂおよび第２の側面１２１ｃは、磁石挿入孔１１１の第１の部分の外周壁１１１ａ、第１の側壁１１１ｂおよび第２の側壁１１１ｃに対向する位置に配置される。
第２の永久磁石１２２は、軸方向に直角な断面で見て、外周面１２２ａ、第１の側面１２２ｂ、第２の側面１２２ｃおよび内周面１２２ｄにより形成される四角形状を有している。外周面１２２ａおよび内周面１２２ｄは、径方向（ｑ軸）に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って、外周側に突出する円弧状に延びている。第１の側面１２２ｂおよび第２の側面１２２ｄは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、ｄ軸に平行に直線状に延びている。第２の永久磁石１２２の外周面１２２ａ、第１の側面１２２ｂ、第２の側面１２１ｃおよび内周面１２２ｄは、磁石挿入孔１１１の第２の部分の第１の中間壁１１１ｄ、第２の中間壁１１１ｅ、第３の側壁１１１ｆ、第４の側壁１１１ｇおよび内周壁１１１ｈに対向する位置に配置される。
【００１９】
磁石挿入孔１１１に挿入される第１の永久磁石１２１および第２の永久磁石１２２は、隣接する主磁極が異極となるように着磁（磁化）される。
本実施の形態では、第１の永久磁石１２１は、周方向に沿って着磁されている。例えば、図３に示されているように、第１の永久磁石１２１の第１の側面１２１ｂと第２の側面１２１ｃが異なる極性となるとともに、周方向に隣接する第１の永久磁石１２１のうち一方方向側に配置される第１の永久磁石１２１の第２の側面１２１ｃと他方方向側に配置される第１の永久磁石１２１の第１の側面１２１ｂが同じ極性となる（周方向に隣接する永久磁石１２１の互いに対向する側面が同じ極性となる）ように着磁される。
また、第２の永久磁石１２２も、第１の永久磁石１２１と同様に、周方向に沿って着磁されている。例えば、第２の永久磁石１２２の第１の側面１２２ｂと第２の側面１２２ｃが異なる極性となるとともに、周方向に隣接する第２の永久磁石１２２のうち一方方向側に配置される第２の永久磁石１２２の第２の側面１２２ｃと他方方向側に配置される第２の永久磁石１２２の第１の側面１２２ｂが同じ極性となるように着磁される。
第１の永久磁石１２１および第２の永久磁石１２２を着磁する方法としては、平行に着磁する平行着磁方法あるいは中心点からラジアル方向に着磁するラジアル着磁方法を用いることができる。
本実施の形態では、第１の永久磁石１２１の着磁方向と第２の永久磁石１２２の着磁方向が同じであるため、第１の永久磁石１２１および第２の永久磁石１２２を磁石挿入孔１１１に挿入した状態で、固定子巻線あるいは着磁用の専用巻線を用いて着磁する（外部着磁）することができる。
【００２０】
本実施の形態では、磁石挿入孔１１１と回転子コア１００の外周面１０１との間に外周ブリッジ部１０５が形成されている。すなわち、磁石挿入孔１１１の第１の部分の外周壁１１１ａと回転子コア１００の外周面１０１（第２の曲線部分１０１Ｂ）によって外周ブリッジ部１０５が形成されている。外周ブリッジ部１０５によって、磁石挿入孔１１１と回転子コア１００の外周面との間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。また、外周ブリッジ部１０５によって、遠心力に対する回転子コア１００の強度を高めることができる。
外周ブリッジ部１０５は、本発明の「第２のブリッジ部」に対応する。
【００２１】
また、周方向に隣接する２つの磁石挿入孔１１１の間に内周ブリッジ部１０６が形成されている。すなわち、周方向に隣接する磁石挿入孔１１１のうち一方方向側に配置される磁石挿入孔１１１の第２の部分の第２の側壁１１１ｇと他方方向側に配置される磁石挿入孔１１１の第２の部分の第１の側壁１１１ｆによって内周ブリッジ部１０６が形成されている。内周ブリッジ部１０６によって、周方向に隣接する磁石挿入孔１１１の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。また、内種ブリッジ部１０６によって、遠心力に対する回転子コア１００の強度を高めることができる。
内周ブリッジ部１０６は、本発明の「第１のブリッジ部」に対応する。
好適には、内周ブリッジ部１０６の幅（周方向に沿った長さ）Ｔは、０．３５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内に設定され、長さ（径方向に沿った長さ)Ｌは、１．５ｍｍ以上に設定される。
【００２２】
本実施の形態では、永久磁石が径方向（ｑ軸）に沿って延びるように配置されているため、永久磁石の磁石表面積を大きくすることができる。これにより、永久磁石から発生する磁束量を増大させることができる。
特に、永久磁石が、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の永久磁石１２１（第１の磁石部分）と、第１の永久磁石１２１より内周側に配置され、周方向に沿って、外周側に突出する円弧状に延びている第２の永久磁石１２２（第２の磁石部分）を有している。これにより、第１の永久磁石１２１（第１の磁石部分）のみを用いた場合に比べて磁石表面積を大きくすることができ、磁束量をより増大させることができる。
【００２３】
従来の回転子コア１０００では、図１７に破線矢印で示すように、磁石収容孔１０１１と回転子コア１０００の内周面１００２の間の部分を介して磁束が短絡する。この磁束の短絡を抑制する方法としては、周方向に隣接する磁石挿入孔１０１１の間の間隔、特に、内周面１００２側の間隔Ｗを小さくすることが考えられる。一方、間隔Ｗを小さくすると、遠心力に対する回転子コア１０００の強度が低下する。このため、間隔Ｗを小さくするには限界があり、磁束の短絡を十分に抑制することができなかった。
本実施の形態では、周方向に隣接する磁石挿入孔１１１のうち一方方向側の磁石挿入孔１１１の第２の部分の第４の側壁１１１ｇと他方方向側の磁石挿入孔１１１の第２の部分の第３の側壁１１１ｆ（周方向に隣接する磁石挿入孔１１１のうち一方の磁石挿入孔１１１の第３の側壁１１１ｆと他方の磁石挿入孔１１１の第４の側壁１１１ｇ）は、ｄ軸に沿って直線状に延びているとともに、ｄ軸に沿って延びる内周ブリッジ部１０６を形成している。これにより、遠心力に対する回転子コア１００の強度の低下を抑制しながら、周方向に隣接する磁石挿入孔１１１の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。
【００２４】
したがって、永久磁石として、希土類磁石に比べて磁束密度は低いが安価であるフェライト磁石を用いた場合でも、遠心力に対する強度の低下や磁束の短絡を抑制しながら、磁石表面積を大きくすることができ、十分な磁束量を確保することができる。
【００２５】
また、本実施の形態では、回転子コア１００の外周面１０１を形成する第１の曲線部分１０１Ａと第２の曲線部分１０１Ｂの接続部（切り替わり部分）１０１ａが固定子のティースと対向する箇所を通過する時に、ティースに流れる磁束量の急激な変化を抑制することができる。これにより、ティースを流れる磁束量の急激な変化によって固定子巻線に誘起される誘起電圧の波形に含まれる高調波成分が増大するのを防止することができ、固定子巻線の誘起電圧に基づいてインバータを正確に制御することができる。
また、磁石挿入孔１１１の第１の部分の外周壁１１１ａと回転子コア１００の外周面１０１の第２の曲線部分１０１Ｂとの間の間隔が周方向に沿って略等しくなる。これにより、外周壁１１１ａと第２の曲線部分１０１Ｂの間の間隔を小さくすることができ、磁石挿入孔１１１の第１の部分の外周壁１１１ａと回転子コア１００の外周面１０１（第２の曲線部分１０１Ｂ）の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。
【００２６】
次に、永久磁石の角形性について説明する。
永久磁石の磁気特性を表す磁化曲線として、図１５に示すような、磁場（外部磁場）Ｈに対する永久磁石の磁化Ｊの変化を表すＪ−Ｈ曲線が用いられている。図１５において、横軸は、磁場（外部磁場）Ｈ（Ｏｅ）を示し、縦軸は磁化Ｊ（Ｇ）を示している。
図１５に示すＪ−Ｈ曲線のうち、第２象限の部分は、Ｊ−Ｈ減磁曲線と呼ばれ、磁石の性能を表す際に用いられている。Ｊ−Ｈ減磁曲線において、永久磁石を着磁した状態で磁場Ｈを徐々に減少させ、磁場Ｈが０となった時の磁化Ｊを残留磁化Ｊｒと呼ぶ。この残留磁化Ｊｒは、永久磁石の残留磁束密度Ｂｒと等しい。磁場Ｈをさらに逆（マイナス）の方向に加え、磁化Ｊが０となった時の磁場Ｈを保持力Ｈｃｊと呼ぶ。保持力Ｈｃｊは、磁化Ｊが０となるように磁場Ｈを逆方向に加えるための減磁電流で表すこともできる。
ここで、図１５に示すＪ−Ｈ減磁曲線において、残留持続密度Ｂｒ（＝残留磁化Ｊｒ）の９０％（＝０．９Ｂｒ）に対応する磁場ＨをＨｋとする。そして、磁場Ｈｋと保持力Ｈｃｊとの比（Ｈｋ／Ｈｃｊ）を永久磁石の角形性と呼ぶ。
【００２７】
フェライト磁石について、角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）と残留磁束密度Ｂｒおよび保持力Ｈｃｊ（又は減磁電流）との関係について測定した結果を図１６に示す。図１６において、横軸は角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）（％）を示し、一方の縦軸は残留磁束密度Ｂｒ（Ｇ）を示し、他方の縦軸は保持力Ｈｃｊ（Ｏｅ）又は減磁電流（Ａ）を示している。また、実線は、残留磁束密度Ｂｒを示し、破線は、保持力Ｈｃｊ又は減磁電流を示す。
図１６から、残留磁束密度Ｂｒは、角形性が８５％以下では高い状態を維持しているが、８５％より大きくなると低くなることが分かる。前述したように、残留磁束密度Ｂｒが高いと、磁束量が増大する。
また、保持力Ｈｃｊ又は減磁電流は、角形性が８０％以上では高い状態を維持しているが、８０％より小さくなると低くなることが分かる。前述したように、保持力Ｈｃｊ又は減磁電流が低いと、減磁しやすくなるため、フェライト磁石の厚さを厚くする必要がある。この場合、磁束量を増大させるのが難しい。
以上の点から、［０．８≦角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）≦０．８５］を満足する角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）を有するフェライト磁石を用いることにより、保持力Ｈｃｊの低下を抑制しながら残留磁束密度Ｂｒを高めることができることが分かる。
したがって、本実施の形態では、第１の永久磁石１２１および第２の永久磁石１２２として、［０．８≦角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）≦０．８５］を満足する角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）を有するフェライト磁石を用いている。
【００２８】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
なお、以下の各実施の形態では、固定子の構成は第１の実施の形態と同じであるため、回転子の構成についてのみ説明する。
また、第１の実施の形態の各構成要素に付されている参照符号と３桁目以外が同じである参照数字が付されている構成要素は、同じものを表している。
また、永久磁石として、第１の実施の形態と同様のフェライト磁石を用いている。
【００２９】
本発明の第２の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コア２００を、図４および図５を参照して説明する。図４は、回転子コア２００を軸方向に直角な方向から見た断面図であり、図５は、図４の部分拡大図である。
回転子コア２００の外周面２０１は、第１の実施の形態と同様に、軸方向に直角な断面で見て、ｄ軸と交差する第１の曲線部分２０１Ａと、ｑ軸と交差する第２の曲線部分２０１Ｂが交互に接続されて形成されている。
回転子コア２００には、第１の実施の形態と同様に、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と、第１の部分より内周側に配置され、周方向に沿って、外周側に突出する円弧状に延びている第２の部分を有する磁石挿入孔２１１が形成されている。
磁石挿入孔２１１に挿入される永久磁石は、第１の実施の形態と同様に、磁石挿入孔２１１の第１の部分に挿入され、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の永久磁石２２１と、磁石挿入孔２１１の第２の部分に挿入され、周方向に沿って円弧状に延びている第２の永久磁石２２２を有している。
【００３０】
そして、第１の永久磁石２２１および第２の永久磁石２２２は、隣接する主磁極が異極となるように着磁（磁化）される。
本実施の形態では、永久磁石の着磁方向が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図５に示されているように、磁石挿入孔２１１の第１の部分に挿入される第１の永久磁石２２１は、第１の実施の形態と同様に、第１の永久磁石の第１の側面２２１ｂと第２の側面２２１ｃが異なる極性となるとともに、周方向に隣接する永久磁石の側面のうち互いに対向する側面（例えば、一方方向側に配置される永久磁石２２１の第２の側面２２１ｃと他方方向側に配置される永久磁石２２１の第１の側面２２１ｂ）が同じ極性となるように、周方向に沿って着磁される。
一方、磁石挿入孔２１１の第２の部分に挿入される第２の永久磁石２２２は、径方向に沿って着磁される。すなわち、第２の永久磁石２２２の外周面２２２ａが一方の極性（Ｎ極またはＳ極）となり、内周面２２２ｄが他方の極性（Ｓ極またはＮ極）となるように着磁される。この時、第２の永久磁石２２２の外周面２２２ａのうち、第１の永久磁石２２１の第１の側面２２１ｂと対向する部分が当該第１の側面２２１ｂと同じ極性となり、第２の側面２２１ｃと対向する部分が当該第２の側面２２１ｃと同じ極性となるように着磁される。例えば、第２の永久磁石２２２のうち、周方向に沿って一方方向側（時計回り方向側）の部分と他方方向側（反時計回り方向）の部分を、径方向に沿った極性が異なるように着磁する。本実施の形態では、第２の永久磁石２２２は、周方向に沿った中心線を境に、周方向に沿った一方方向側の部分では、外周面２２２ａが、第１の永久磁石２２１の第１の側面２２１ｂと同じ極性（Ｎ極またはＳ極）となり、内周面２２２ｄが、第１の永久磁石２２１の第１の側面２２１ｂと異なる極性（Ｓ極またはＮ極）となるように着磁される。また、周方向に沿った他方方向側の部分では、外周面２２２ａが、第１の永久磁石２２１の第２の側面２１１ｃと同じ極性（Ｓ極またはＮ極）となり、内周面２２２ｄが、第１の永久磁石２２１の第２の側面２１１ｃと異なる極性（Ｎ極またはＳ極）となるように着磁される。
【００３１】
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、永久磁石としてフェライト磁石を用いながら永久磁石電動機の効率を向上させることができる。
また、周方向に沿って円弧状に延びている第２の永久磁石２２２を径方向に着磁しているため、周方向に隣接する磁石挿入孔２２１の間の部分（内周ブリッジ部２０６の部分）を介して磁束が短絡し難くなる。
また、第１の実施の形態に比べて、磁束量をより増大させることができる。
【００３２】
本発明の第３の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コア３００を、図６、図７を参照して説明する。図６は、回転子コア３００を軸方向に直角な方向から見た断面図であり、図７は、図６の部分拡大図である。
回転子コア３００の外周面３０１は、第１の実施の形態と同様に、ｄ軸と交差する第１の曲線部分３０１Ａと、ｑ軸と交差する第２の曲線部分３０１Ｂが交互に接続されて形成されている。
回転子コア３００には、第１の実施の形態と同様に、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と、第１の部分より内周側に配置され、周方向に沿って、外周側に突出する円弧状に延びている第２の部分を有する磁石挿入孔３１１が形成されている。
【００３３】
本実施の形態では、永久磁石の形状が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第１の実施の形態では、磁石挿入孔１１１に第１の永久磁石１２１と第２の永久磁石１２２を挿入しているが、本実施の形態では、磁石挿入孔３１１に１つの永久磁石３２１を挿入している。
永久磁石３２１は、図７に示されているように、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔３１１の第１の部分に挿入され、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の磁石部分と、磁石挿入孔３１１の第２の部分に挿入され、周方向に沿って円弧状に延びている第２の磁石部分を有している。
永久磁石３２１の第１の磁石部分および第２の磁石部分は、本発明の「永久磁石の第１の磁石部分」および「永久磁石の第２の磁石部分」に対応する。
【００３４】
永久磁石３２１の第１の磁石部分は、外周面３２１ａ、第１の側面３２１ｂおよび第２の側面３２１ｃにより形成されている。外周面３２１ａは、径方向（ｑ軸）に沿って外周側に配置され、直線状に延びている。第１の側面３２１ｂおよび第２の側面３２１ｃは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、ｑ軸に平行に直線状に延びている。
永久磁石３２１の第２の磁石部分は、第１の中間面３２１ｄ、第２の中間面３２１ｅ、第３の側面３２１ｆ、第４の側面３２１ｇおよび内周面３２１ｈにより形成されている。第１の中間面３２１ｄは、第１の磁石部分の第１の側面３２１ｂの内周側に接続され、周方向に沿って円弧状に延びている。第２の中間面３２１ｅは、第１の磁石部分の第２の側面３２１ｃの内周側に接続され、周方向に沿って円弧状に延びている。第３の側面３２１ｆおよび第４の側面３２１ｇは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、ｄ軸に平行に直線状に延びている。
永久磁石３２１の外周面３２１ａ、第１の側面３２１ｂ、第２の側面３２１ｃ、第１の中間面３２１ｄ、第２の中間面３２１ｅ、第３の側面３２１ｆ、第４の側面３２１ｇおよび内周面３２１ｈは、磁石挿入孔３１１の外周壁３１１ａ、第１の側壁３１１ｂ、第２の側壁３１１ｃ、第１の中間壁３１１ｄ、第２の中間壁３１１ｅ、第３の側壁３１１ｆ、第４の側壁３２１ｇおよび内周壁３１１ｈに対向する位置に配置される。
【００３５】
本実施の形態では、永久磁石３２１は、周方向に沿って着磁されている。例えば、永久磁石３２１の一方方向側の側面（第１の側面３２１ｂ、第３の側面３２１ｆ）と他方方向側の側面（第２の側面３２１ｃ、第４の側面３２１ｇ）が異なる極性となるとともに、周方向に隣接する永久磁石３２１のうち一方方向側に配置される永久磁石３２１の他方方向側の側面（第２の側面３２１ｃ、第４の側面３２１ｇ）と他方方向側に配置される永久磁石３２１の一方方向側の側面（第１の側面３２１ｂ、第３の側面３２１ｆ）が同じ極性となるように、周方向に沿って着磁される。
【００３６】
本発明の第４の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コア４００を、図８を参照して説明する。図８は、回転子コア４００を軸方向に直角な方向から見た断面図の部分拡大図である。
本実施の形態は、磁石挿入孔４１１の第１の部分に挿入される第１の永久磁石４２１および磁石挿入孔４１１の第２の部分に挿入される第２の永久磁石４２２の形状が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、軸方向に直角な断面で見て、第１の永久磁石４２１の角部にＲ面（円弧状の面）４２１ｅが形成され、第２の永久磁石４２２の角部にＲ面４２２ｅが形成されている。Ｒ面を形成する角部は、適宜選択可能である。
第１の永久磁石４２１および第２の永久磁石４２２は、第１の実施の形態と同様に、周方向に着磁されている。
【００３７】
本発明の第５の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コア５００を、図９を参照して説明する。図９は、回転子コア５００を軸方向に直角な方向から見た断面図の部分拡大図である。
本実施の形態は、磁石挿入孔５１１の第１の部分に挿入される第１の永久磁石５２１および磁石挿入孔５１１の第２の部分に挿入される第２の永久磁石５２２の形状が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、軸方向に直角な断面で見て、第１の永久磁石５２１の角部にテーパー面（直線状の面）５２１ｆが形成され、第２の永久磁石５２２の角部にテーパー面５２２ｆが形成されている。テーパー面を形成する角部は、適宜選択可能である。
第１の永久磁石５２１および第２の永久磁石５２２は、第１の実施の形態と同様に、周方向に着磁されている。
【００３８】
第１〜第５の実施の形態では、種々変更、追加、削除が可能である。
永久磁石の第１の磁石部分および第２の磁石部分の着磁方法としては、共に周方向に着磁する着磁方法と、第１の磁石部分を周方向に沿って着磁し、第２の磁石部分を径方向に着磁する着磁方法のいずれを用いてもよい。
永久磁石としては、別体の第１の永久磁石と第２の永久磁石を有する永久磁石を用いる方法と、第１の磁石部分と第２の磁石部分が一体である永久磁石を用いる方法のいずれを用いてもよい。
磁石挿入孔および永久磁石の形状は、実施の形態に記載した構成に限定されない。
【００３９】
本発明の第６の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コア６００を、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、回転子コア６００を軸方向に直角な方向から見た断面図であり、図１１は、図１０の部分拡大図である。
回転子コア６００の外周面６０１は、第１の実施の形態と同様に、ｄ軸と交差する第１の曲線部分６０１Ａと、ｑ軸と交差する第２の曲線部分６０１Ｂが交互に接続されて形成されている。
第１〜第５の実施の形態では、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と周方向に沿って円弧状に延びている第２の部分を有する磁石挿入孔と、磁石挿入孔の第１の部分および第２の部分それぞれに挿入される第１の磁石部分および第２の磁石部分を有する永久磁石を用いたが、本実施の形態では、直線状に延びている磁石挿入孔および永久磁石を用いている。
【００４０】
すなわち、図１１に示されているように、回転子コア６００には、ｑ軸に沿って直線状に延びている磁石挿入孔６１１が形成されている。また、磁石挿入孔６１１には、ｑ軸に沿って直線状に延びている永久磁石６２１が挿入されている。
磁石挿入孔６１１は、軸方向に直角な断面で見て、外周壁６１１ａ、第１の側壁６１１ｂ、第２の側壁６１１ｃ、第１の斜壁６１１ｉ、第２の斜壁６１１ｊおよび内周壁６１１ｈにより形成されている。外周壁６１１ａおよび内周壁６１１ｈは、径方向（ｑ軸）に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って直線状に延びている。第１の側壁６１１ｂおよび第２の側壁６１１ｃは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側（時計回り方向側）および他方方向側（反時計回り方向側）に配置され、ｑ軸に平行に延びている。第１の斜壁６１１ｉは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側に配置され、第１の側壁６１１ｂと内周壁６１１ｈに接続されている。第２の側壁６１１ｊは、ｑ軸に対して周方向に沿って他方方向側に配置され、第２の側壁６１１ｃと内周壁６１１ｈに接続されている。
磁石挿入孔６１１の第１の斜壁６１１ｉおよび第２の斜壁６１１ｊは、ｄ軸に平行に延びている。すなわち、周方向に沿って隣接する磁石挿入孔６１１のうち一方方向側に配置される磁石挿入孔６１１の第２の斜壁６２１ｊと他方方向側に配置される磁石挿入孔６１１の第１の斜壁６１１ｉは、当該周方向に隣接する磁石挿入孔６１１に挿入される永久磁石６２１によって規定されるｄ軸に沿って直線状に延びている。言い換えれば、ｄ軸を挟んで周方向両側に配置される第１の斜壁６１１ｉと第２の斜壁６１１ｊは、当該ｄ軸に沿って直線状に延びている。
【００４１】
永久磁石６２１は、軸方向に直角な断面で見て、外周面６２１ａ、第１の側面６２１ｂ、第２の側面６２１ｃ、第１の斜面６２１ｉ、第２の斜面６２１ｊおよび内周面６２１ｈにより形成されている。外周面６２１ａおよび内周面６２１ｈは、径方向に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って直線状に延びている。第１の側面６２１ｂおよび第２の側面６２１ｃは、ｑ軸に対して周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、ｑ軸に平行に直線状に延びている。第１の斜面６２１ｉおよび第２の斜面６２１ｊは、内周面６２１ｈと第１の側面６２１ｂおよび第２の側面６２１ｃに接続されているととともに、ｄ軸に平行に直線状に延びている。
永久磁石６２１の外周面６２１ａ、第１の側面６２１ｂ、第２の側面６２１ｃ、第１の斜面６２１ｉ、第２の斜面６２１ｊおよび内周面６２１ｈは、磁石挿入孔６１１の外周壁６１１ａ、第１の側壁６１１ｂ、第２の側壁６１１ｃ、第１の斜壁６１１ｉ、第２の斜壁６１１ｊおよび内周壁６１１ｈに対向する位置に配置される。
また、永久磁石６２１は、Ｎ極の主磁極とＳ極の主磁極が周方向に沿って交互に配置されるように、周方向に沿って着磁される。
【００４２】
本実施の形態では、磁石挿入孔６１１の外周壁６１１ａと回転子コア６００の外周面６０１（第２の曲線部分６０１Ｂ）の間に、周方向に沿って延びる外周ブリッジ部６０５が形成されている。この外周ブリッジ部６０５によって、磁石挿入孔６１１と回転子コア６００の外周面６０１の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。
外周ブリッジ部６０５は、本発明の「第２のブリッジ部」に対応する。
また、周方向に隣接する磁石挿入孔６１１のうち一方方向側に配置される磁石挿入孔６１１の第２の斜壁６１１ｊと他方方向側に配置される磁石挿入孔６１１の第１の斜壁６１１ｉ（ｄ軸を挟んで両側に配置される第１の斜壁６１１ｉと第２の斜壁６１１ｊ）によって、径方向（ｄ軸）に沿って直線状に延びる内周ブリッジ部６０６が形成されている。この内周ブリッジ部６０６によって、周方向に隣接する磁石挿入孔６１１の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。
内周ブリッジ部６０６は、本発明の「第１のブリッジ部」に対応する。
好適には、内周ブリッジ部６０６の幅（周方向に沿った長さ）Ｔは、０．３５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内に設定され、長さ（径方向に沿った長さ）Ｌは、１．５ｍｍ以上に設定される。
【００４３】
本実施の形態では、永久磁石が径方向（ｑ軸）に沿って延びるように配置されているため、永久磁石の磁石表面積を大きくすることができる。これにより、永久磁石から発生する磁束量を増大させることができる。
また、周方向に隣接する磁石挿入孔６１１のうち一方方向側に配置される磁石挿入孔６１１の第２の斜壁６１１ｊと他方方向側に配置される磁石挿入孔６１１の第１の斜壁６１１ｉは、ｄ軸に沿って直線状に延びているとともに、ｄ軸に沿って直線状に延びる内周ブリッジ部６０６を形成している。これにより、遠心力に対する回転子コア６００の強度の低下を抑制しながら、周方向に隣接する磁石挿入孔６１１の間の部分を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。
また、永久磁石６１１として、［０．８≦角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）≦０．８５］を満足する角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）を有するフェライト磁石を用いている。これにより、保持力Ｈｃｊの低下を抑制しながら残留磁束密度Ｂｒを高めることができる。
したがって、永久磁石として、希土類磁石に比べて磁束密度は低いが安価であるフェライト磁石を用いた場合でも、遠心力に対する強度の低下や磁束の短絡を抑制しながら、磁石表面積を大きくすることができ、十分な磁束量を確保することができる。
なお、永久磁石６２１の断面形状は、第１の斜面６２１ｉおよび第２の斜面６２１ｊを含んでいなくてもよい。例えば、外周面６２１ａ、第１の側面６２１ｂ、第２の側面６２１ｃおよび内周面６２１ｈにより形成される四角形の断面形状であってもよい。
【００４４】
本発明の第７の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コア７００を、図１２を参照して説明する。図１２は、回転子コア７００を軸方向に直角な方向から見た断面図である。
回転子コア７００の外周面７０１は、第１の実施の形態と同様に、ｄ軸と交差する第１の曲線部分７０１Ａと、ｑ軸と交差する第２の曲線部分７０１Ｂが交互に接続されて形成されている。
本実施の形態では、磁石挿入孔および永久磁石の形状が第１〜第６の実施の形態と異なっている。
【００４５】
すなわち、回転子コア７００には、周方向に沿って、内周側に突出する円弧状に延びている磁石挿入孔７１１が形成されている。また、磁石挿入孔７１１には、周方向に沿って円弧状に延びている永久磁石７２１が挿入されている。
磁石挿入孔７１１は、軸方向に直角な断面で見て、外周壁７１１ａ、内周壁７１１ｂ、第１の端壁７１１ｃおよび第２の端壁７１１ｄにより形成されている。外周壁７１１ａおよび内周壁７１１ｂは、径方向（ｄ軸）に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って、ｄ軸と交差するとともに内周側に突出する円弧状に延びている。第１の端壁７１１ｃおよび第２の端壁７１１ｄは、ｄ軸に対して、周方向に沿って一方方向側（時計回り方向側）および他方方向側（反時計回り方向側）に配置され、周方向に沿って直線状に延びている。
永久磁石７２１は、軸方向に直角な断面で見て、外周面７２１ａ、内周面７２１ｂ、第１の端面７２１ｃおよび第２の端面７２１ｄにより形成されている。外周面７２１ａおよび内周面７２１ｂは、径方向に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って内周側に突出する円弧状に延びている。第１の端面７２１ｃおよび第２の端周７２１ｄは、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、周方向に沿って直線状に延びている。永久磁石７２１の外周面７２１ａ、内周面７２１ｂ、第１の端面７２１ｃおよび第２の端面７２１ｄは、磁石挿入孔７１１の外周壁７１１ａ、内周壁７１１ｂ、第１の端壁７１１ｃおよび第２の端壁７１１ｄに対向する位置に配置される。
また、永久磁石７２１は、Ｎ極の主磁極とＳ極の主磁極が周方向に沿って交互に配置されるように着磁される。例えば、ｄ軸に平行に平行着磁される。あるいは、ｄ軸上の点を中心とするラジアル着磁される。
【００４６】
第１〜第７の実施の形態では、回転子コアの外周面を、曲率半径が異なる第１の曲線部分と第２の曲線部分によって形成したが、円形形状に形成することもできる。
本発明の第８の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コア８００を、図１３を参照して説明する。図１３は、回転子コア８００を軸方向に直角な方向から見た断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の回転子コア１００の外周面を円弧形状に形成したものである。
本実施の形態では、回転子コア８００の外周面８０１は、軸方向に直角な断面で見て、円形形状に形成されている。
回転子コア８００には、第１の実施の形態と同様に、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と、第１の部分より内周側に配置され、周方向に沿って円弧状に延びている第２の部分を有する磁石挿入孔８１１が形成されている。
また、磁石挿入孔８１１に挿入される永久磁石は、第１の実施の形態と同様に、磁石挿入孔８１１の第１の部分に挿入され、直線状に延びている第１の永久磁石８２１と、磁石挿入孔８１１の第２の部分に挿入され、周方向に沿って円弧状に延びている第２の永久磁石８２２を有している。
第１の永久磁石８２１および第２の永久磁石８２２は、第１の実施の形態と同様に、周方向に沿って着磁されている。
【００４７】
本発明の第９の実施の形態の永久磁石電動機で用いられている回転子の回転子コア９００を、図１４を参照して説明する。図１４は、回転子コア９００を軸方向に直角な方向から見た断面図である。本実施の形態は、第３の実施の形態の回転子コア３００の外周面を円弧形状に形成したものである。
本実施の形態では、回転子コア９００の外周面９０１は、軸方向に直角な断面で見て、円形形状に形成されている。
回転子コア９００には、第３の実施の形態と同様に、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と、第１の部分より内周側に配置され、周方向に沿って円弧状に延びている第２の部分を有する磁石挿入孔９１１が形成されている。
また、磁石挿入孔９１１には、第３の実施の形態と同様に、磁石挿入孔９１１の第１の部分に挿入され、直線状に延びている第１の磁石部分と、磁石挿入孔９１１の第２の部分に挿入され、周方向に沿って円弧状に延びている第２の磁石部分を有する永久磁石９２１が収容されている。
永久磁石９２１は、第３の実施の形態と同様に、周方向に沿って着磁されている。
【００４８】
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
実施の形態で説明した各構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択して組み合わせて用いることもできる。
回転子コアは、軸方向に直角な断面で見て、曲率半径が異なる第１の曲線部分と第２の曲線部分により形成された外周面を有するのが好ましいが、円形の外周面を有していてもよい。
磁石挿入孔や永久磁石の形状は、実施の形態で説明した形状に限定されず、種々の形状に設定することができる。
角形性（Ｈｋ／Ｈｃｊ）が［０．８≦（Ｈｋ／Ｈｃｊ）≦０．８５］を満足するフェライト磁石を用いることによって、保持力の低下を抑制しながら残留磁束密度を高めて磁束量を増大させる構成と、磁石表面積を増大させることによって磁束量を増大させる構成を組み合わせて用いるのが好ましいが、いずれか一方の構成のみを用いることもできる。
例えば、「複数の磁石挿入孔が形成された回転子コアと、前記複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石を有し、前記複数の永久磁石によってｄ軸とｑ軸が規定される回転子であって、前記磁石挿入孔は、軸方向に直角な断面で見て、ｑ軸に沿って直線状に延びている第１の部分と、前記第１の部分より内周側に配置され、周方向に沿って外周側に突出する曲線状に延びている第２の部分を有し、前記永久磁石は、前記磁石挿入孔の前記第１の部分に挿入され、直線状に延びている第１の磁石部分と、前記磁石挿入孔の前記第２の部分に挿入され、曲線状に延びている第２の磁石部分を有し、前記磁石挿入孔の前記第１の部分は、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置される第１の側壁および第２の側壁を有し、前記磁石挿入孔の前記第２の部分は、周方向に沿って前記一方方向側および前記他方方向側に配置される第３の側壁および第４の側壁を有し、周方向に隣接する前記磁石挿入孔のうち前記一方方向側に配置される磁石挿入孔の前記第２の部分の前記第４の側壁および前記他方方向側に配置される磁石挿入孔の前記第２の部分の前記第３の側壁は、当該周方向に隣接する磁石挿入孔に挿入される前記永久磁石により規定されるｄ軸に平行に延びているとともに、内周ブリッジ部を形成していることを特徴とする回転子。」として構成することができる。
あるいは、「複数の磁石挿入孔が形成された回転子コアと、前記複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石を有し、前記複数の永久磁石によってｄ軸とｑ軸が規定される回転子であって、前記磁石挿入孔は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って一方方向側および他方方向側に配置され、ｑ軸に平行に延びている第１の側壁および第２の側壁、径方向に沿って外周側および内周側に配置され、周方向に沿って延びている外周壁および内周壁、前記第１の側壁と前記内周壁に接続されている第１の斜壁、前記第２の側壁と前記内周壁に接続されている第２の斜壁により形成されており、周方向に隣接する前記磁石挿入孔のうち前記一方方向側に配置される磁石挿入孔の前記第２の斜壁と前記他方方向側に配置される磁石挿入孔の前記第１の斜壁は、当該周方向に隣接する磁石挿入孔に挿入される前記永久磁石により規定されるｄ軸に平行に延びているとともに、内周ブリッジ部を形成していることを特徴とする回転子。」として構成することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  永久磁石電動機
２０  固定子
３０  固定子コア
４０  固定子巻線
５０  回転子
６０  回転軸
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００  回転子コア
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１、１００１  外周面
１０１Ａ、２０１Ａ、３０１Ａ、４０１Ａ、５０１Ａ、６０１Ａ、７０１Ａ  第１の曲線部分
１０１Ｂ、２０１Ｂ、３０１Ｂ、４０１Ｂ、５０１Ｂ、６０１Ｂ、７０１Ｂ  第２の曲線部分
１０１ａ、２０１ａ、３０１ａ、４０１ａ、５０１ａ、６０１ａ、７０１ａ  接続点
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２、９０２、１００２  内周面
１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５、７０５、８０５、９０５、１００５  外周ブリッジ部
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６、８０６、９０６、１００６  内周ブリッジ部
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１、８１１、９１１、１０１１  磁石挿入孔
１１１ａ、２１１ａ、３１１ａ、４１１ａ、５１１ａ、６１１ａ、７１１ａ、９１１ａ  外周壁
１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｆ、１１１ｇ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｆ、２１１ｇ、３１１ｂ、３１１ｃ、３１１ｆ、３１１ｇ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｆ、４１１ｇ、５１１ｂ、５１１ｃ、５１１ｆ、５１１ｇ、６１１ｂ、６１１ｃ  側壁
１１１ｄ、１１１ｅ、２１１ｄ、２１１ｅ、３１１ｄ、３１１ｅ、４１１ｄ、４１１ｅ、５１１ｄ、５１１ｅ  中間壁
１１１ｈ、２１１ｈ、３１１ｈ、４１１ｈ、５１１ｈ、６１１ｈ、７１１ｂ  内周壁
１２１、１２２、２２１、２２２、３２１、４２１、４２２、５２１、５２２、６２１、７２１、８２１、８２２、９２１、１０２１  永久磁石
１２１ａ、１２２ａ、２２１ａ、２２２ａ、３２１ａ、４２１ａ、４２２ａ、５２１ａ、５２２ａ、６２１ａ、７２１ａ  外周面
１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ｂ、１２２ｃ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２２ｂ、２２２ｃ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２１ｆ、３２１ｇ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２２ｂ、４２２ｃ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｆ、５２１ｇ、６２１ｂ、６２１ｃ  側面
１２１ｄ、１２２ｄ、２２１ｄ、２２２ｄ、３２１ｈ、４２１ｄ、４２２ｄ、５２１ｄ、５２２ｄ、６２１ｈ  内周面
３１１ｄ、３１１ｅ  中間面
４２１ｅ  Ｒ面
５２１ｆ  テーパー面
６１１ｉ、６１１ｊ  斜壁
６２１ｉ、８２１ｊ  斜面
７１１ｂ、７１１ｃ  端壁
７２１ｂ、７２１ｃ  端面
【図１】
2015139233.tif 000003
【図２】
2015139233.tif 000004
【図３】
2015139233.tif 000005
【図４】
2015139233.tif 000006
【図５】
2015139233.tif 000007
【図６】
2015139233.tif 000008
【図７】
2015139233.tif 000009
【図８】
2015139233.tif 000010
【図９】
2015139233.tif 000011
【図１０】
2015139233.tif 000012
【図１１】
2015139233.tif 000013
【図１２】
2015139233.tif 000014
【図１３】
2015139233.tif 000015
【図１４】
2015139233.tif 000016
【図１５】
2015139233.tif 000017
【図１６】
2015139233.tif 000018
【図１７】
2015139233.tif 000019