(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の永久磁石が、それぞれ、回転子鉄心の外周側に埋め込まれて周方向に設定されたピッチで配設されて磁極を構成し、磁極を構成する上記永久磁石のそれぞれが、３個の磁石ブロックを周方向に互いに離間して配列して構成される回転子において、
上記３個の磁石ブロックは、それぞれ、上記回転子鉄心の軸心と直交する断面形状が径方向外方に凸状となり、かつ周方向幅は、磁極間中心に最も近い磁石ブロックが最も狭くなるように形成され、
周方向に配列された上記３個の磁石ブロックが、磁極中心と上記回転子鉄心の軸心とを通る平面に対して鏡面対称に構成され、
Ｎ極を構成する上記３個の磁石ブロックの着磁方向は、上記径方向外方かつ上記磁極中心に向かう方向に着磁配向され、
Ｓ極を構成する上記３個の磁石ブロックの着磁方向は、上記径方向内方かつ上記磁極中心から離れる方向に着磁配向され、
上記磁極の中心に配設された上記磁石ブロックの着磁方向を径方向とし、上記磁極の中心に配設された上記磁石ブロックの周方向幅をθｂとし、磁極間側に配設された上記磁石ブロックの周方向幅をθｃとし、上記磁極間側に配設された上記磁石ブロックの配向角度をαとしたときに、上記αが、α１min≦α≦α１maxを満足し、上記α１minおよび上記α１maxは、
α１min＝39.7−4.8×(θｂ/θｃ)[°] （ただし、θｂ/θｃ≦8.27）
α１min＝0[°] （ただし、θｂ/θｃ＞8.27）
α１max＝59.7−4.8×(θｂ/θｃ)[°] （ただし、θｂ/θｃ≦10.35）
α１max＝10[°] （ただし、θｂ/θｃ＞10.35）
であることを特徴とする回転子。
【請求項２】
複数個の永久磁石が、それぞれ、回転子鉄心の外周側に埋め込まれて周方向に設定されたピッチで配設されて磁極を構成し、磁極を構成する上記永久磁石のそれぞれが、３個の磁石ブロックを周方向に互いに離間して配列して構成される回転子において、
上記３個の磁石ブロックは、それぞれ、上記回転子鉄心の軸心と直交する断面形状が径方向外方に凸状となり、かつ周方向幅は、磁極間中心に最も近い磁石ブロックが最も狭くなるように形成され、
周方向に配列された上記３個の磁石ブロックが、磁極中心と上記回転子鉄心の軸心とを通る平面に対して鏡面対称に構成され、
Ｎ極を構成する上記３個の磁石ブロックの着磁方向は、上記径方向外方かつ上記磁極中心に向かう方向に着磁配向され、
Ｓ極を構成する上記３個の磁石ブロックの着磁方向は、上記径方向内方かつ上記磁極中心から離れる方向に着磁配向され、
上記磁極の中心に配設された上記磁石ブロックの着磁方向を径方向とし、上記磁極の中心に配設された上記磁石ブロックの周方向幅をθｂとし、磁極間側に配設された上記磁石ブロックの周方向幅をθｃとし、上記磁極間側に配設された上記磁石ブロックの配向角度をαとしたときに、上記αが、α２min≦α≦α２maxを満足し、上記α２minおよび上記α２maxは、
α２min＝100.8−27.5×(θｂ/θｃ)[°] （ただし、θｂ/θｃ≦3.67）
α２min＝0[°] （ただし、θｂ/θｃ＞3.67）
α２max＝120.8−27.5×(θｂ/θｃ)[°] （ただし、θｂ/θｃ≦4.03）
α２max＝10[°] （ただし、θｂ/θｃ＞4.03）
であることを特徴とする回転子。
【請求項３】
上記３個の磁石ブロックの外周面は、上記３個の磁石ブロックの内周面より小さい曲率半径の円弧面であり、
磁極間中心に最も近い上記磁石ブロックの外周面は、上記３個の磁石ブロックの中で最も小さい曲率半径の円弧面であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転子。
【請求項４】
上記３個の磁石ブロックの外周面は、上記３個の磁石ブロックの内周面より小さい曲率半径の円弧面であり、
磁極間中心に最も近い上記磁石ブロックと上記回転子鉄心の外周面との間の最小距離は、上記複数個の永久磁石の残る上記磁石ブロックと上記回転子鉄心の外周面との間の最小距離より短く、
磁極間中心に最も近い上記磁石ブロックと当該磁石ブロックに隣り合い当該磁石ブロック以外の上記磁石ブロックとの間の最小距離は、磁極間中心に最も近い上記磁石ブロック以外の上記磁石ブロックと上記回転子鉄心の外周面との間の最小距離の中で最も小さいものと同等であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転子。
【請求項５】
上記３個の磁石ブロックの周方向幅が、磁極中心から離れる磁石ブロックほど狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項６】
磁極間中心に最も近い上記磁石ブロックと上記回転子鉄心の外周面との間の最小距離が、上記複数個の永久磁石の残る上記磁石ブロックと上記回転子鉄心の外周面との間の最小距離より短いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項７】
磁極間中心に最も近い上記磁石ブロックと上記回転子鉄心の外周面との間の距離が、当該磁石ブロックの周方向中央位置から磁極間中心側の端部に至る領域で、上記最小距離に維持されていることを特徴とする請求項４又は請求項６記載の回転子。
【請求項８】
磁極間中心に最も近い上記磁石ブロックの磁極間中心側の端部と上記回転子鉄心の外周面との間の距離が、当該磁石ブロックの磁極中心側の端部と上記回転子鉄心の外周面との間の距離より短いことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項９】
上記磁極中心に位置する上記磁石ブロックを除く上記磁石ブロックが、当該磁石ブロックの周方向中央と上記回転子鉄心の軸心を通る平面に対して非対称に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転子を備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、電気自動車やハイブリッド車などに適用される電動機および発電機などの回転電機およびそれに搭載される回転子に関し、特に、永久磁石を回転子鉄心の外周側に埋め込んだ永久磁石埋込型の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石埋込型回転電機では、各磁極を回転子鉄心の分割片で分割された複数個の永久磁石により構成して、耐遠心力強度を確保し、高速回転を可能とするとともに、永久磁石のそれぞれを、周方向中央部から分割片に近づくに従い、永久磁石の外周側と回転子鉄心の外周との距離が漸次大きくなるように形成して、分割片を通じて漏れる永久磁石の磁束量を低減し、トルクの低下を防いでいた（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
他の従来の永久磁石型回転電機では、各磁極を構成する複数個の永久磁石の周方向の配置を、着磁方向が極中心に集まる方向、もしくは放射状に広がる方向となるハルバック配列とし、コギングトルクを低減していた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７２０３０号公報
【特許文献２】特開２００２−３５４７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、コギングトルクについては、何ら考慮されていなかったが、特許文献２の記載に基づいて、各磁極を構成する複数個の永久磁石の周方向の配置をハルバック配列として、コギングトルクを低減することが可能となる。
しかしながら、特許文献１，２では、全ての永久磁石が同一形状に作製されているので、着磁方向の異なる永久磁石を回転子鉄心に形成された磁石挿入穴にハルバック配列となるように組み込む際に、誤組み込みが生じやすく、回転子の組立性が低下するという課題がある。【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数個の磁石ブロックにより１磁極を構成し、高速回転を可能とし、かつ磁極間の磁束の漏れを低減し、高トルク化を図るとともに、磁石ブロックの回転子鉄心への誤組み込みの発生を抑制し、組立性を向上することができる回転子およびその回転子を備えた回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による回転子は、複数個の永久磁石が、それぞれ、回転子鉄心の外周側に埋め込まれて周方向に設定されたピッチで配設されて磁極を構成し、磁極を構成する上記永久磁石のそれぞれが、３個の磁石ブロックを周方向に互いに離間して配列して構成される。上記３個の磁石ブロックは、それぞれ、上記回転子鉄心の軸心と直交する断面形状が径方向外方に凸状となり、かつ周方向幅は、磁極間中心に最も近い磁石ブロックが最も狭くなるように形成され、周方向に配列された上記３個の磁石ブロックが、磁極中心と上記回転子鉄心の軸心とを通る平面に対して鏡面対称に構成され、N極を構成する上記３個の磁石ブロックの着磁方向は、上記径方向外方かつ上記磁極中心に向かう方向に着磁配向され、S極を構成する上記３個の磁石ブロックの着磁方向は、上記径方向内方かつ上記磁極中心から離れる方向に着磁配向され、上記磁極の中心に配設された上記磁石ブロックの着磁方向を径方向とし、上記磁極の中心に配設された上記磁石ブロックの周方向幅をθｂとし、磁極間側に配設された上記磁石ブロックの周方向幅をθｃとし、上記磁極間側に配設された上記磁石ブロックの配向角度をαとしたときに、上記αが、α１min≦α≦α１maxを満足し、上記α１minおよび上記α１maxは、
α１min＝39.7−4.8×(θｂ/θｃ)[°] （ただし、θｂ/θｃ≦8.27）
α１min＝0[°] （ただし、θｂ/θｃ＞8.27）
α１max＝59.7−4.8×(θｂ/θｃ)[°] （ただし、θｂ/θｃ≦10.35）
α１max＝10[°] （ただし、θｂ/θｃ＞10.35）
である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、磁極を構成する永久磁石が、それぞれ、径方向外方に凸状の断面形状に形成されたｎ個の磁石ブロックにより構成されているので、耐遠心力強度が高められ、高速回転を可能とするとともに、磁極間の漏れ磁束が低減され、高トルク化を実現できる。
さらに、周方向に配列されたｎ個の磁石ブロックは、それらの周方向幅が、磁極間中心に最も近い磁石ブロックが最も狭くなるように形成され、かつ磁極中心と回転子鉄心の軸心とを通る平面に対して鏡面対称に構成されている。そこで、磁石ブロックを回転子鉄心に組み込む際の誤組み込みの発生が抑制され、回転子の組立性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機を示す横断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子内部の漏れ磁束の経路を説明する模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機のトルク解析結果を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機の回転子における磁石ブロックの着磁方向を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機におけるトルクと着磁方向との関係を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における周方向幅比が異なる場合におけるトルクと着磁方向との関係を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における各周方向幅比の最大トルクを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における最大トルク時の着磁方向と磁石の周方向幅比の関係を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１の実施態様に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機におけるコギングトルクと着磁方向との関係を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機における周波数毎のコギングトルクと着磁方向との関係を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機における周方向幅比が異なる場合におけるコギングトルク／トルクと着磁方向との関係を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機におけるコギングトルク／トルクが最小時の着磁方向と磁石の周方向幅比との関係を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態４に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態４に係る永久磁石埋込型回転電機におけるブリッジ部の径方向幅とトルクとの関係を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態５に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態６に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態７に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態８に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による永久磁石埋込型回転電機の回転子の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機を示す横断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子内部の漏れ磁束の経路を説明する模式図、図４はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機のトルク解析結果を示す図である。なお、図１では、便宜上、固定子巻線が省略されている。また、横断面図とは回転軸の軸心に垂直な断面を示す断面図である。
【００１２】
図１において、永久磁石埋込型回転電機１は、円環状の固定子鉄心３、および固定子鉄心３に装着された固定子巻線４を有する固定子２と、回転軸６に固着され、固定子鉄心３との間に一定のギャップを確保して固定子２の内周側に回転可能に配設される回転子５と、を備える。
【００１３】
固定子鉄心３は、円環状のコアバック３ａと、それぞれ、コアバック３ａの内周面から径方向内方に突き出て周方向に等角ピッチで配列された１２本のティース３ｂと、を備え、例えば同一形状に打ち抜かれた多数枚の電磁鋼板を積層一体化して作製される。そして、コアバック３ａと隣り合うティース３ｂとにより囲まれた領域がスロット３ｃを構成している。固定子巻線４は、導体線をティース３ｂのそれぞれに複数回巻き回して作製された１２本の集中巻コイル４ａにより構成されている。そして、１２本の集中巻コイル４ａは、例えば、周方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に４回繰返して配列されている。
【００１４】
回転子５は、外周面を円筒面とする回転子鉄心７と、回転子鉄心７にその軸心位置を貫通するように装着されて圧入、焼き嵌め、あるいはキーにより固定された回転軸６と、それぞれ、３つの磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃにより構成され、回転子鉄心７の外周側を貫通するように装着された８組の永久磁石８と、を備える。周方向に隣り合う８組の永久磁石８は、それぞれ、周方向に交互に磁極が異なるように配置されている。
【００１５】
回転子鉄心７は、例えば、環状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層一体化して作製される。そして、磁石挿入穴１０ａ，１０ｂ，１０ｃの組が、図２に示されるように、それぞれ、内周面を同一曲率半径の円弧面とし、外周面を内周面より小さい曲率半径の円弧面とする断面扇形の穴形状を有し、回転子鉄心７の外周側を軸方向に貫通して、周方向に等角ピッチで８組形成されている。磁石挿入穴１０ａ，１０ｃは同一の穴形状に形成され、リブ部１１ｂを介して磁石挿入穴１０ｂの周方向両側に配設されている。このように配設された磁石挿入穴１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、磁極中心２０（例えば、Ｎ極の周方向中央位置）と回転軸６（回転子鉄心７）の軸心とを通る平面に対して鏡面対称となっている。
【００１６】
ここで、磁石挿入穴１０ａ，１０ｃの周方向幅θｃが、磁石挿入穴１０ｂの周方向幅θｂより狭くなっている。また、ブリッジ部１２ａ，１２ｃの周方向中央位置の径方向幅（最小距離Ｔｃ）が、ブリッジ部１２ｂの周方向中央位置の径方向幅（最小距離Ｔｂ）より狭くなっている。
【００１７】
なお、ブリッジ部１２ｂは磁石挿入穴１０ｂの外周側の回転子鉄心７の部位であり、ブリッジ部１２ａ，１２ｃはそれぞれ磁石挿入穴１０ａ，１０ｃの外周側の回転子鉄心７の部位である。磁極間中心２１（Ｎ極とＳ極との間の周方向中央位置）と回転軸６の軸心とを通る平面と磁石挿入穴１０ａ，１０ｃとの間の回転子鉄心７の部位をそれぞれリブ部１１ａ，１１ｃとする。リブ部１１ａ，１１ｃが一体となって磁極間のリブ部を構成する。
【００１８】
磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃは、ぞれぞれ、回転子鉄心７の軸方向長さに等しい長さを有し、かつ磁石挿入穴１０ａ，１０ｂ，１０ｃの穴断面形状に略一致する、径方向外方に凸状の断面形状を有する柱状体に作製されている。そして、磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃが、磁石挿入穴１０ａ，１０ｂ，１０ｃのそれぞれに挿入され、接着剤などにより固着されている。なお、磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃの材料には、所望の形状に製作し易いボンド磁石が好適であるが、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石などの焼結磁石を用いてよい。
【００１９】
さらに、図２に示されるように、磁石ブロック８ｂは、着磁方向９が径方向外方を向くように着磁配向され、磁石ブロック８ａ，８ｃは、着磁方向９が径方向外方、かつ磁極中心２０に向かうように着磁配向されている。つまり、永久磁石８を構成する３つの磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃは、周方向にハルバック（Ｈａｌｂａｃｈ）配列となるように配列され、回転子鉄心７の表面には、Ｎ極が発生する。
【００２０】
また、図３に示されるように、Ｓ極を構成する永久磁石８の磁石ブロック８ｂは、着磁方向９が径方向内方を向くように着磁配向され、磁石ブロック８ａ，８ｃは、着磁方向９が径方向内方、かつ磁極中心２０から離れる方向に向かうように着磁配向されている。これらの３つの磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃは、周方向にハルバック配列となるように配列され、回転子鉄心７の表面には、Ｓ極が発生する。
【００２１】
このように、周方向に隣り合う永久磁石８の８組が、それぞれ、周方向に交互に磁極が異なるように着磁配向されている。そして、このように周方向に配列された、永久磁石８の各組を構成する磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。
【００２２】
このように構成された永久磁石埋込型回転電機１は、８極１２スロットのインナーロータ型の電動機又は発電機として動作する。
【００２３】
この実施の形態１によれば、永久磁石８の各組が３つの磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃにより構成され、磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃが径方向外方に凸状の断面形状に形成され、磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃの周方向の配置がハルバック配列となっている。そこで、耐遠心力強度が確保され、高速回転が可能となり、永久磁石８の磁束がブリッジ部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通じて漏れ難くなり、トルクの低下を防ぐとともに、コギングトルクを低減できる。
【００２４】
さらに、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向幅θｃが、磁石ブロック８ｂの周方向幅θｂより狭く、永久磁石８の各組を構成する磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。そこで、磁石ブロック８ａ，８ｃは磁石挿入穴１０ｂに挿入できず、磁石ブロック８ｂは磁石挿入穴１０ａ，１０ｃに挿入できないので、磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃの誤組み付けが少なくなり、回転子５の組立性が向上される。
【００２５】
つぎに、回転子５の耐遠心力強度について説明する。
【００２６】
回転子５が回転されると、遠心力が磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃのそれぞれに作用する。そして、磁石ブロック８ｂに作用する遠心力はブリッジ部１２ｂで受けられ、ブリッジ部１２ｂの最小幅部に応力が集中する。また、磁石ブロック８ａ，８ｃに作用する遠心力はブリッジ部１２ａ，１２ｃで受けられ、ブリッジ部１２ａ，１２ｃの最小幅部に応力が集中する。ここで、磁石ブロック８ｂの周方向幅θｂが磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向幅θｃより広く、磁石ブロック８ｂの重量が最も重い。そこで、磁石ブロック８ｂに作用する遠心力は磁石ブロック８ａ，８ｂに作用する遠心力より大きくなる。これにより、ブリッジ部１２ｂの最小幅部に発生する応力が、ブリッジ部１２ａ，１２ｃの最小幅部に発生する応力より大きくなる。
【００２７】
したがって、ブリッジ部１２ｂの最小幅部の最小距離Ｔｂは、磁石ブロック８ｂに作用する遠心力に抗して磁石ブロック８ｂを保持できる幅に設定される。一方、ブリッジ部１２ａ，１２ｃの最小幅部の最小距離Ｔｃは、磁石ブロック８ａ，８ｃに作用する遠心力に抗して磁石ブロック８ａ，８ｃを保持できる幅であればよく、Ｔｂより小さな幅に設定できる。なお、リブ部１１ｂはブリッジ部１２ｂの最小距離Ｔｂと同等の幅に設定され、リブ部１１ａ，１１ｃはブリッジ部１２ａ，１２ｃの最小距離Ｔｃと同等の幅に設定される。
【００２８】
ここで、回転子５の内部には、図３に示されるように、Ｎ極を構成する磁石ブロック８ｂから回転子鉄心７の外周側であるブリッジ部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通ってＳ極を構成する磁石ブロック８ｂに流れる漏れ磁束１３と、リブ部１１ｂを通って流れる漏れ磁束１４とが存在する。そして、漏れ磁束１３は、Ｎ極とＳ極との間に発生し、特に問題となる。この漏れ磁束１３の大きさは、ブリッジ部１２ａ，１２ｃの最小幅部の最小距離Ｔｃにより決まる。
【００２９】
この実施の形態１では、ブリッジ部１２ａ，１２ｃの最小距離Ｔｃをブリッジ部１２ｂの最小距離Ｔｂより狭くしているので、３つのブリッジ部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの最小距離を全て等しく、すなわち最小距離Ｔｂとした場合に比べ、磁極間の漏れ磁束量を少なくできる。これにより、電動機の無負荷誘起電圧を向上させることができ、トルクを大きくすることができる。
【００３０】
ここで、ブリッジ部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの最小距離Ｔｂ，Ｔｃとトルクとの関係を磁界解析した結果を図４に示す。図４から、Ｔｂ＝１．３Ｔｃとした場合、Ｔｂ＝Ｔｃとした場合に対して、トルクが０．２％向上していることが確認できた。
【００３１】
つぎに、磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃの着磁方向９とトルクとの関係について図５から図９を用いて説明する。図５はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機の回転子における磁石ブロックの着磁方向を説明する図、図６はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機におけるトルクと着磁方向との関係を示す図、図７はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における周方向幅比が異なる場合におけるトルクと着磁方向との関係を示す図、図８はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における各周方向幅比の最大トルクを示す図、図９はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型回転電機における最大トルク時の着磁方向と磁石の周方向幅比の関係を示す図である。
【００３２】
図５において、磁石ブロック８ｂの着磁方向９は、回転軸６の軸心と直交する平面において、磁石ブロック８ｂの周方向中心線２２と平行となっている。磁石ブロック８ａ，８ｃの着磁方向９は、回転軸６の軸心と直交する平面において、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向中心線２２に直交する直線２３に対して配向角度αだけ傾斜している。ここで、配向角度αが０°の場合、着磁方向９が周方向に一致し、配向角度αが９０°の場合、着磁方向９が径方向に一致する。なお、磁石ブロック８ａの周方向中心線２２とは、回転軸６の軸心と直交する平面において、磁石ブロック８ａの周方向中心位置と回転軸６の軸心とを通る直線である。磁石ブロック８ｂ，８ｃの周方向中心線２２も同様である。そして、磁石ブロック８ｂの周方向中心線２２が磁極中心２０に一致している。
【００３３】
まず、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向幅θｃと磁石ブロック８ｂの周方向幅θｂとの比を１：２．５とし、磁石ブロック８ａ、８ｃの着磁方向９の配向角度αを変えてトルクを磁界解析した結果を図６に示す。図６から、配向角度αが２０〜４０°の範囲内に電動機のトルクが極大値を持つことが分った。
【００３４】
つぎに、Ｔｂ＝Ｔｃとし、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向幅θｃと磁石ブロック８ｂの周方向幅θｂとの比が１：１、１：２、１：２．５、１：３、１：４および１：６の場合において、磁石ブロック８ａ，８ｃの着磁方向９の配向角度αを変えてトルクを磁界解析した結果を図７に示す。なお、図７では、トルクは、周方向幅比（θｂ／θｃ）が１：１の場合における最大トルクを１とするように規格化している。図７から、周方向幅比（θｂ／θｃ）が異なると、トルクが最大となる配向角度αが異なることが分かった。
【００３５】
ここで、図７に示された解析結果に基づいて、各周方向幅比(θｂ／θｃ）における最大トルクを図８に示す。図８では、Ｔｂ＝Ｔｃとした場合の最大トルクを示しており、周方向幅比(θｂ／θｃ）＝１の場合が特許文献１に示される形状の永久磁石を３つの磁石ブロックで構成した場合に相当する。図８から、周方向幅比(θｂ／θｃ）が大きくなるにつれ、トルクが大きくなることが分かった。なお、Ｔｂ＞Ｔｃとすることにより、漏れ磁束が低減するので、さらに大きなトルクが得られる。
【００３６】
つぎに、図７に示される解析結果に基づいて、トルクが最大となるときの配向角度αと周方向幅比(θｂ／θｃ）との関係を図９に示す。図９から、トルクが最大となる配向角度αは周方向幅比(θｂ／θｃ）と比例関係にあり、周方向幅比(θｂ／θｃ）が大きくなるにつれ、配向角度αが小さくなることが分かった。図９から、配向角度αと周方向幅比(θｂ／θｃ）の関係は式１で表すことができる。
α＝−4.8×(θｂ/θｃ)＋49.7[°]        （式１）
【００３７】
図７から、トルクが最大となる配向角度αの付近では、当該配向角度αの±１０°の範囲内では、トルクの最大値に対するトルクの変化量が１％以下となることが分かる。そこで、トルクを大きくするためには、式２を満足するように配向角度αを設定することが望ましい。
α１min≦α≦α１max          （式２）
なお、α１min、およびα１maxは下記の値とする。
α１min＝39.7−4.8×(θｂ/θｃ)[°]    （ただし、θｂ/θｃ≦8.27）
α１min＝0[°]      （ただし、θｂ/θｃ＞8.27）
α１max＝59.7−4.8×(θｂ/θｃ)[°]    （ただし、θｂ/θｃ≦10.35）
α１max＝10[°]      （ただし、θｂ/θｃ＞10.35）
【００３８】
なお、上記実施の形態１では、１極当たりの永久磁石８が３つの磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃにより構成されているが、図１０に示されるように、磁石ブロック８ｂは、着磁方向９が径方向外方を向くように着磁配向されて磁極中心に位置する磁石ブロック８０ｂ２と、着磁方向９が磁石ブロック８ｂ２の着磁方向９と平行となるように着磁配向され、磁石ブロック８０ｂ２の周方向両側に位置する２つの磁石ブロック８０ｂ１，８０ｂ３とにより構成されてもよい。
【００３９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、トルクが最大となる配向角度と磁石ブロックの周方向幅比との関係について示したが、この実施の形態２では、コギングトルクと配向角度との関係について示す。図１１はこの発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機におけるコギングトルクと着磁方向との関係を示す図、図１２はこの発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機における周波数毎のコギングトルクと着磁方向との関係を示す図、図１３はこの発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機における周方向幅比が異なる場合におけるコギングトルク／トルクと着磁方向との関係を示す図、図１４はこの発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型回転電機におけるコギングトルク／トルクが最小時の着磁方向と磁石の周方向幅比との関係を示す図である。なお、配向角度αの定義は、上記実施の形態１と同じである。
【００４０】
まず、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向幅θｃと磁石ブロック８ｂの周方向幅θｂとの比を１：２．５とし、コギングトルクの振幅を平均トルクが最も大きい配向角度αの時のトルクで規格化した結果を図１１に示す。図１１から、配向角度αが４５°の時に、コギングトルクの絶対値が極小値を持つことが分った。また、図１１から、配向角度αが３０〜６０°の範囲で電動機のコギングトルクが小さくなることが分った。
【００４１】
つぎに、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向幅θｃと磁石ブロック８ｂの周方向幅θｂとの比を１：２．５とし、磁石ブロック８ａ、８ｃの着磁方向９の配向角度αを変えて周波数成分（６ｆ，１２ｆ，１８ｆ）毎にコギングトルクを磁界解析した結果を図１２に示す。なお、ｆは電気角１周期当たりの周波数である。図１２では、縦軸はコギングトルクを示し、０より上の場合は正の値を示し、０より下の場合は負の値を示す。ここで、コギングトルクが負の値というのは、配向角度αが０°の時のコギングトルク６ｆ成分の位相を０°とした場合に、位相が１８０°（６ｆの位相が反転）していることを示している。図１２から、コギングトルクの６ｆ成分は配向角度４５°付近で最小値をとることが分った。さらに、配向角度４５°以上では、コギングトルクの１２ｆ成分および１８ｆ成分が発生しないことが分った。
【００４２】
これらのことから、トルクを大きくし、かつコギングトルクを小さくする観点からは、図６および図１１に基づいて、配向角度αを３０°以上、４５°以下の範囲に設定することが好ましい。また、複数の周波数成分が存在すると、コギングトルクを小さくするモータの電流制御が複雑となる。そこで、コギングトルクを小さくするモータの電流制御を容易とする観点からは、図１２に基づいて、配向角度αをコギングトルクの６ｆ成分以外の周波数成分がほとんど発生しない４５°以上、６０°以下の範囲に設定することが好ましい。
【００４３】
つぎに、Ｔｂ＝Ｔｃとし、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向幅θｃと磁石ブロック８ｂの周方向幅θｂとの比が１：１、１：２、１：２．５、１：３、１：４および１：６の場合において、コギングトルクの振幅を平均トルクが最も大きい配向角度αの時のトルクで規格化した結果を図１３に示す。図１３から、周方向幅比（θｂ／θｃ）が異なると、コギングトルク／トルクが最小となる配向角度αが異なることが分かった。
【００４４】
つぎに、図１３に示した結果に基づいて、コギングトルク／トルクが最小となるときの配向角度αと周方向幅比(θｂ／θｃ）との関係を図１４に示す。図１４から、コギングトルク／トルクが最小となる配向角度αは周方向幅比(θｂ／θｃ）と比例関係にあり、周方向幅比(θｂ／θｃ）が大きくなるにつれ、配向角度αが小さくなることが分かった。図１４から、配向角度αと周方向幅比(θｂ／θｃ）の関係は式３で表すことができる。
α＝−27.5×(θｂ/θｃ)+110.8[°]        （式３）
【００４５】
図１３から、コギングトルク／トルクが最小となる配向角度αの付近では、当該配向角度αの±１０°の範囲内では、コギングトルク／トルクの最小値に対するコギングトルク／トルクの変化量が０．５％以下となることが分かる。そこで、コギングトルク／トルクを小さくするには、式４を満足するように配向角度αを設定することが望ましい。
α２min≦α≦α２max          （式４）
なお、α２min、およびα２maxは下記の値とする。
α２min＝100.8−27.5×(θｂ/θｃ)[°]    （ただし、θｂ/θｃ≦3.67）
α２min＝0[°]      （ただし、θｂ/θｃ＞3.67）
α２max＝120.8−27.5×(θｂ/θｃ)[°]    （ただし、θｂ/θｃ≦4.03）
α２max＝10[°]      （ただし、θｂ/θｃ＞4.03）
【００４６】
実施の形態３．
図１５はこの発明の実施の形態３に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【００４７】
図１５において、回転子鉄心７Ａは、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向中心線２２から磁極間中心２１側の端部に至る領域におけるブリッジ部１２ａ，１２ｃの径方向幅が、一定に、すなわち最小距離Ｔｃとなっている。
なお、実施の形態３は、回転子鉄心７に替えて回転子鉄心７Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４８】
この実施の形態３では、１磁極が３つの磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃにより構成され、磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃが径方向外方に凸状の断面形状に形成され、磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃの周方向の配置がハルバック配列となっている。さらに、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向幅θｃが、磁石ブロック８ｂの周方向幅θｂより狭く、１磁極を構成する磁石ブロック８ａ，８ｂ，８ｃは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。したがって、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４９】
この実施の形態３によれば、ブリッジ部１２ａ，１２ｃの周方向中央位置の径方向幅の最小距離Ｔｃがブリッジ部１２ｂの周方向中央位置の径方向幅の最小距離Ｔｂより短く、磁石ブロック８ａ，８ｃの周方向中心線２２から磁極間中心２１側の端部に至る領域におけるブリッジ部１２ａ，１２ｃの径方向幅が、最小距離Ｔｃとなっている。そこで、Ｎ極を構成する磁石ブロック８ｂからブリッジ部１２ａ，１２ｃを通ってＳ極を構成する磁石ブロック８ｂに流れる漏れ磁束量が低減され、電動機のトルクを向上できる。
【００５０】
実施の形態４．
図１６はこの発明の実施の形態４に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図、図１７はこの発明の実施の形態４に係る永久磁石埋込型回転電機におけるブリッジ部の径方向幅とトルクとの関係を示す図である。
【００５１】
図１６において、３つの磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１が１磁極を構成している。そして、磁石ブロック８ａ１，８ｃ１は、それぞれ、磁極中心２０側の側面の径方向長さが磁極間中心２１側の側面の径方向長さより短い断面扇状の断面形状の柱状体に作製されている。また、磁石ブロック８ａ１，８ｃ１は、磁石ブロック８ａ，８ｃと同様に着磁配向されている。そして、磁石挿入穴１０ａ１，１０ｂ，１０ｃ１が、それぞれ、外周面を円筒面とする回転子鉄心７Ｂの外周側を貫通して、磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１の断面形状に略等しい穴形状に形成されている。
【００５２】
３つの磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１は、それぞれ磁石挿入穴１０ａ１，１０ｂ，１０ｃ１に挿入され、接着剤などで回転子鉄心７Ｂに固着されている。このように周方向に配列された、１磁極を構成する３つの磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１は、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。そして、ブリッジ部１２ａ１，１２ｃ１の磁極間中心２１側の端部の径方向幅Ｔｃｒが、磁極中心２０側の端部の径方向幅Ｔｃｌより狭くなっている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５３】
この実施の形態４では、１磁極が３つの磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１により構成され、磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１が径方向外方に凸状の断面形状に形成され、磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１の周方向の配置がハルバック配列となっている。さらに、磁石ブロック８ａ１，８ｃ１の周方向幅が、磁石ブロック８ｂの周方向幅より狭く、１磁極を構成する磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１は、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。したがって、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５４】
この実施の形態４によれば、磁石ブロック８ａ１，８ｃ１は、それぞれ、周方向中心線２２と回転軸６の軸心とを通る平面に対して非対称となっているが、１磁極を構成する磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１は、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。そこで、磁石ブロック８ａ１は、反転させることで、その形状および着磁方向９が磁石ブロック８ｃ１と実質的に等しくなる。これにより、磁石ブロック８ａ１，８ｃ１の磁石挿入穴１０ａ１，１０ｃ１への誤組み付けがなくなり、回転子の組立性の向上が図られる。さらに、１磁極を構成する３つの磁石ブロック８ａ１，８ｂ，８ｃ１を２種類の磁石ブロックで構成でき、部品点数を削減することができ、低コスト化が図られる。
【００５５】
つぎに、Ｔｃｌ／Ｔｃｒを１および１．７とした時のトルクを磁界解析した結果を図１７に示す。なお、Ｔｂ＝Ｔｃとした。図１７から、ブリッジ部１２ａ１，１２ｃ１の磁極間中心２１側の端部の径方向幅Ｔｃｒを磁極中心２０側の端部の径方向幅Ｔｃｌより狭くすることにより、磁極間の漏れ磁束量を少なくでき、トルクを大きくできることが確認できた。
【００５６】
実施の形態５．
図１８はこの発明の実施の形態５に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【００５７】
図１２において、３つの磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２が１磁極を構成している。そして、磁石ブロック８ａ２，８ｃ２は、それぞれ、断面扇形の磁極間中心２１側、かつ内周側の角部をＣ面取りした断面形状の柱状体に作製されている。また、磁石ブロック８ａ２，８ｃ２は、磁石ブロック８ａ，８ｃと同様に着磁配向されている。磁石挿入穴１０ａ２，１０ｂ，１０ｃ２が、それぞれ、外周面を円筒面とする回転子鉄心７Ｂの外周側を貫通して、磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２の断面形状に略等しい穴形状に形成されている。
【００５８】
３つの磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２は、それぞれ磁石挿入穴１０ａ２，１０ｂ，１０ｃ２に挿入され、接着剤などで回転子鉄心７Ｃに固着されている。このように周方向に配列された、１磁極を構成する３つの磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２は、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５９】
この実施の形態５では、１磁極が３つの磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２により構成され、磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２が径方向外方に凸状の断面形状に形成され、磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２の周方向の配置がハルバック配列となっている。また、磁石ブロック８ａ２，８ｃ２の周方向幅が、磁石ブロック８ｂの周方向幅より狭く、ブリッジ部１２ａ２，１２ｃ２の周方向中央位置の径方向幅の最小距離がブリッジ部１２ｂの周方向中央位置の径方向幅の最小距離より短くなっている。さらに、１磁極を構成する磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２は、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。したがって、この実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６０】
この実施の形態５によれば、磁石ブロック８ａ２，８ｃ２は、それぞれ、周方向中心線２２と回転軸６の軸心とを通る平面に対して非対称となっているが、１磁極を構成する磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２は、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。そこで、磁石ブロック８ａ２は、反転させることで、その形状および着磁方向９が磁石ブロック８ｃ２と実質的に等しくなる。これにより、磁石ブロック８ａ２，８ｃ２の磁石挿入穴１０ａ２，１０ｃ２への誤組み付けがなくなり、回転子の組立性の向上が図られる。さらに、１磁極を構成する３つの磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２を２種類の磁石ブロックで構成でき、部品点数を削減することができ、低コスト化が図られる。
【００６１】
なお、上記実施の形態５では、磁石ブロック８ａ２，８ｃ２を、断面扇形の磁極間中心２１側、かつ内周側の角部をＣ面取りした断面形状に形成し、周方向中心線２２と回転軸６の軸心とを通る平面に対して非対称としている。しかし、周方向に配列された３つの磁石ブロック８ａ２，８ｂ，８ｃ２の形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっていれば、磁石ブロック８ａ２，８ｃ２を、周方向中心線２２と回転軸６の軸心とを通る平面に対して非対称とする手段は、角部をＣ面取りする手段に限定されない。
【００６２】
実施の形態６．
図１９はこの発明の実施の形態６に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【００６３】
図１９において、１磁極を構成する永久磁石が、４つの磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄにより構成されている。
【００６４】
磁石挿入穴３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが、それぞれ、内周面を同一曲率半径の円弧面とし、外周面を内周面より小さい曲率半径の円弧面とする断面扇形の磁極間中心２１側、かつ内周側の角部をＣ面取りした穴形状を有し、外周面を円筒面とする回転子鉄心７Ｄの外周側を軸方向に貫通して、周方向に互いに離間して形成されている。磁石挿入穴３０ｂ，３０ｃはリブ部３１ａを介して周方向に配設されている。そして、磁石挿入穴３０ａ，３０ｄが、リブ部３１ａを介して磁石挿入穴３０ｂ，３０ｃの周方向両側にそれぞれ配設されている。このように配設された磁石挿入穴３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して鏡面対称となっている。また、図示していないが、磁石挿入穴３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの組が、回転子鉄心７Ｄの外周側に周方向に等角ピッチで８組形成されている。
【００６５】
ここで、磁石挿入穴３０ａ，３０ｄの周方向幅θｄが、磁石挿入穴３０ｂ，３０ｃの周方向幅θｅより狭くなっている。また、ブリッジ部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが、それぞれ、回転子鉄心７Ｄの外周面と磁石挿入穴３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄとの間に形成される。そして、ブリッジ部３２ａ，３２ｄの周方向中央位置の径方向幅（最小距離Ｔｄ）が、ブリッジ部３２ｂ，３２ｃの周方向中央位置の径方向幅（最小距離Ｔｅ）より狭くなっている。
【００６６】
磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、ぞれぞれ、回転子鉄心７Ｄの軸方向長さに等しい長さを有し、かつ磁石挿入穴３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの穴断面形状に略一致する、径方向外方に凸状の断面形状を有する柱状体に作製されている。そして、磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが、磁石挿入穴３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれに挿入され、接着剤などにより固着されている。
【００６７】
さらに、磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、着磁方向９が径方向外方、かつ磁極中心２０に向うように着磁配向されている。そして、磁石ブロック３３ｂ，３３ｃの配向角度は、磁石ブロック３３ａ，３３ｄの配向角度より大きくなっている。つまり、１磁極を構成する４つの磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、周方向にハルバック（Ｈａｌｂａｃｈ）配列となるように配列され、回転子鉄心７Ｄの表面には、Ｎ極が発生する。
【００６８】
また、Ｓ極を構成する４つの磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、周方向にハルバック配列となるように、径方向内方、かつ磁極中心２０に向うように着磁配向され、回転子鉄心７Ｄの表面には、Ｓ極が発生する。
【００６９】
このように構成された、１磁極を構成する４つの磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００７０】
この実施の形態６では、１磁極が４つの磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄにより構成され、磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが径方向外方に凸状の断面形状に形成され、磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの周方向の配置がハルバック配列となっている。また、磁石ブロック３３ａ，３３ｄの周方向幅θｄが、磁石ブロック３３ｂ，３３ｃの周方向幅θｅより狭く、ブリッジ部３２ａ，３２ｄの最小距離Ｔｄが、ブリッジ部３２ｂ，３２ｃの最小距離Ｔｅより短くなっている。さらに、１磁極を構成する磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。したがって、この実施の形態６においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７１】
この実施の形態６によれば、磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、それぞれ、周方向中心線２２と回転軸６の軸心とを通る平面に対して非対称となっているが、１磁極を構成する磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。そこで、磁石ブロック３３ａは、反転させることで、その形状および着磁方向９が磁石ブロック３３ｄと実質的に等しくなる。同様に、磁石ブロック３３ｂは、反転させることで、その形状および着磁方向９が磁石ブロック３３ｃと実質的に等しくなる。これにより、磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの磁石挿入穴３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄへの誤組み付けがなくなり、回転子の組立性の向上が図られる。さらに、１磁極を構成する４つの磁石ブロック３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを２種類の磁石ブロックで構成でき、部品点数を削減することができ、低コスト化が図られる。
【００７２】
実施の形態７．
図２０はこの発明の実施の形態７に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【００７３】
図２０において、１磁極を構成する永久磁石が、５つの磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅにより構成されている。
【００７４】
磁石挿入穴４０ｃが、内周面を設定された曲率半径の円弧面とし、外周面を内周面より小さい曲率半径の円弧面とする断面扇形の穴形状を有し、回転子鉄心７Ｅの外周側を軸方向に貫通して形成されている。さらに、磁石挿入穴４０ａ，４０ｂ，４０ｄ，４０ｅが、それぞれ、内周面を磁石挿入穴４０ｃの内周面と同じ曲率半径の円弧面とし、外周面を内周面より小さい曲率半径の円弧面とする断面扇形の磁極間中心２１側、かつ内周側の角部をＣ面取りした穴形状を有し、回転子鉄心７Ｅの外周側を軸方向に貫通して形成されている。磁石挿入穴４０ｂ，４０ｄが、それぞれ、リブ部４１ａを介して磁石挿入穴４０ｃの周方向両側に配設されている。そして、磁石挿入穴４０ａ，４０ｅが、それぞれ、リブ部４１ｂを介して磁石挿入穴４０ｂ，４０ｄの周方向両側に配設されている。このように配設された磁石挿入穴４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅは、磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して鏡面対称となっている。また、図示していないが、磁石挿入穴４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅの組が、回転子鉄心７Ｅの外周側に周方向に等角ピッチで８組形成されている。
【００７５】
ここで、磁石挿入穴４０ａ，４０ｅの周方向幅θｆが、磁石挿入穴４０ｂ，４０ｄの周方向幅θｇより小さくなっている。磁石挿入穴４０ｂ，４０ｄの周方向幅θｇが、磁石挿入穴４０ｃの周方向幅θｈより小さくなっている。また、ブリッジ部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅが、それぞれ、回転子鉄心７Ｅの外周面と磁石挿入穴４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅとの間に形成される。そして、ブリッジ部４２ａ，４２ｅの周方向中央位置の径方向幅（最小距離Ｔｆ）が、ブリッジ部４２ｂ，４２ｄの周方向中央位置の径方向幅（最小距離Ｔｇ）より小さくなっている。さらに、ブリッジ部４２ｂ，４２ｄの周方向中央位置の径方向幅（最小距離Ｔｇ）が、ブリッジ部４２ｃの周方向中央位置の径方向幅（最小距離Ｔｈ）より小さくなっている。
【００７６】
磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅは、ぞれぞれ、回転子鉄心７Ｅの軸方向長さに等しい長さを有し、かつ磁石挿入穴４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅの穴断面形状に略一致する、径方向外方に凸状の断面形状を有する柱状体に作製されている。そして、磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅが、磁石挿入穴４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅのそれぞれに挿入され、接着剤などにより固着されている。
【００７７】
さらに、磁石ブロック４３ｃは、着磁方向９が径方向外方に向くように着磁配向されている。磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４３ｅは、着磁方向９が径方向外方、かつ磁極中心２０に向うように着磁配向されている。そして、磁石ブロック４３ｂ，４３ｄの配向角度は、磁石ブロック４３ａ，４３ｅの配向角度より大きくなっている。つまり、１磁極を構成する５つの磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅは、周方向にハルバック（Ｈａｌｂａｃｈ）配列となるように配列され、回転子鉄心７Ｅの表面には、Ｎ極が発生する。
【００７８】
また、Ｓ極を構成する磁石ブロック４３ｃは、着磁方向９が径方向内方に向くように着磁配向されている。Ｓ極を構成する磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４３ｅは、着磁方向９が径方向内方、かつ磁極中心２０に向うように着磁配向されている。つまり、Ｓ極を構成する５つの磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅは、周方向にハルバック配列となり、回転子鉄心７Ｅの表面には、Ｓ極が発生する。
【００７９】
このように構成された、１磁極を構成する５つの磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００８０】
この実施の形態７では、１磁極が５つの磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅにより構成され、磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅが径方向外方に凸状の断面形状に形成され、磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅの周方向の配置がハルバック配列となっている。また、磁石ブロック４３ａ，４３ｅの周方向幅θｆ、磁石ブロック４３ｂ，４３ｄの周方向幅θｇ、および磁石ブロック４３ｃの周方向幅θｈが、θｆ＜θｇ＜θｈとなっている。また、ブリッジ部４２ａ，４２ｅの最小距離Ｔｆ、ブリッジ部４２ｂ，４２ｄの最小距離Ｔｇ、およびブリッジ部４２ｃの最小距離Ｔｈが、Ｔｆ＜Ｔｇ＜Ｔｈとなっている。さらに、１磁極を構成する磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。したがって、この実施の形態７においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００８１】
この実施の形態７によれば、磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４３ｅは、それぞれ、周方向中心線２２と回転軸６の軸心とを通る平面に対して非対称となっているが、１磁極を構成する磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅは、その形状および着磁方向９が磁極中心２０と回転軸６の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっている。そこで、磁石ブロック４３ａは、反転させることで、その形状および着磁方向９が磁石ブロック４３ｅと実質的に等しくなる。同様に、磁石ブロック４３ｂは、反転させることで、その形状および着磁方向９が磁石ブロック４３ｄと実質的に等しくなる。これにより、磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅの磁石挿入穴４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅへの誤組み付けがなくなり、回転子の組立性の向上が図られる。さらに、１磁極を構成する５つの磁石ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅを３種類の磁石ブロックで構成でき、部品点数を削減することができ、低コスト化が図られる。
【００８２】
なお、上記実施の形態７では、ブリッジ部４２ａ〜４２ｅの径方向幅の最小距離Ｔｆ，Ｔｇ，Ｔｈが、Ｔｆ＜Ｔｇ＜Ｔｈとなっているが、磁極間の漏れ磁束量を低減する観点から、Ｔｆ＜Ｔｇ，Ｔｈを満足していればよい。
また、上記実施の形態７では、磁石ブロック４３ａ，４３ｅの周方向幅θｆ、磁石ブロック４３ｂ，４３ｄの周方向幅θｇ、および磁石ブロック４３ｃの周方向幅θｈが、θｆ＜θｇ＜θｈとなっているが、磁石ブロック４３ｂ，４３ｄの周方向幅θｇは必ずしも磁石ブロック４３ｃの周方向幅θｈより小さくなっている必要はなく、θｆ＜θｇ，θｈを満足していればよい。
【００８３】
実施の形態８．
図２１はこの発明の実施の形態８に係る永久磁石埋込型回転電機における回転子の１磁極を構成する永久磁石の構成を説明する要部断面図である。
【００８４】
図２１において、磁石ブロック８ｂ３，８ｃ３は、その回転軸６の軸心と直交する平面における角部がＲ面取りされている。回転子鉄心７Ｆは、外周面を円筒面とし、磁石挿入穴１０ｂ３，１０ｃ３が、外周面を円筒面とする回転子鉄心７Ｆの外周側を貫通して、磁石ブロック８ｂ３，８ｃ３の断面形状に略等しい穴形状に形成されている。ここで、ブリッジ部１２ｂ，１２ｃは、細線で示されるＲ面取り前の磁石ブロック８ｂ，８ｃ２の形状により定義される。
なお、図示されていないが、磁石ブロック８ｂ３および磁石挿入穴１０ｂ３の周方向逆側に配設される磁石ブロック８ａ３および磁石挿入穴１０ａ３も、磁石ブロック８ｃ３および磁石挿入穴１０ｃ３と同様に構成されている。
【００８５】
実施の形態８では、３つの磁石ブロック８ｂ３，８ｃ３の角部がＲ面取りされている点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されているので、上記実施の形態５と同様の効果が得られる。
また、磁石ブロック８ｂ３，８ｃ３の角部がＲ面取りされているので、遠心力が磁石ブロック８ｂ３，８ｃ３に作用したときに、磁石ブロック８ｂ３，８ｃ３のＲ面取り部での応力集中が緩和され、磁石ブロック８ｂ３，８ｃ３の耐遠心力強度が高められる。
【００８６】
なお、上記各実施の形態では、８極１２スロットの永久磁石埋込型回転電機について説明しているが、極数とスロット数との比は２：３に限定されない。
【００８７】
また、上記各実施の形態では、３〜５個の磁石ブロックにより１磁極を構成する場合について説明しているが、１磁極を構成する磁石ブロックの個数は３〜５に限定されない。つまり、１極を構成する複数個の磁石ブロックが、それぞれ径方向外方に凸状の断面形状に形成され、複数個の磁石ブロックの周方向の配置がハルバック配列となり、複数個の磁石ブロックの周方向幅が、磁極中心から離れた位置に位置する磁石ブロックほど小さくなり、複数個の磁石ブロックは、磁極中心と回転軸の軸心とを通る平面に対して、鏡面対称となっていれば、各極を構成する磁石ブロックの個数は、６以上でもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１  永久磁石埋込型回転電機、５  回転子、７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ  回転子鉄心、８ａ，８ａ１，８ａ２，８ａ３，８ｂ，８ｂ３，８ｃ，８ｃ１，８ｃ２，８ｃ３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ  磁石ブロック、９  着磁方向、２０  磁極中心、２１  磁極間中心、２２  周方向中心線。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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