(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石が埋め込まれる磁石埋め込み孔が環状に所定間隔で形成された回転子であって、
前記磁石埋め込み孔に埋め込まれた永久磁石と、
前記磁石埋め込み孔の周方向両端部に形成された磁束短絡防止用の非磁性部と、
前記磁石埋め込み孔の外周側に形成された外周部鉄心と、
前記外周部鉄心の両端の前記非磁性部から周方向内側へ所定間隔の磁性部からなる磁路を介して所定形状の貫通孔がそれぞれ複数個形成されたスリットと、
を備え、
前記スリットの周方向幅は、周方向に隣接する前記磁路の幅よりも大きく、前記スリットの径方向幅は、該スリットから径方向内側の前記外周部鉄心の磁性部からなる磁路の幅及び該スリットから径方向外側の前記外周部鉄心の磁性部からなる磁路の幅よりも大きく、前記外周部鉄心の磁極部中央の一定領域は前記スリットの無い磁性部のみで形成され、
複数個形成された前記スリットのうち、前記外周部鉄心の磁極部寄りのスリットを第１スリットとし、順次前記極間部方向へ第ｎスリットまで形成され（ｎは２以上の整数）、前記一定領域の磁性部の周方向幅をａ、前記第１スリットと前記第２スリットとの間の前記磁路の幅をｂ、前記第２スリットと第３のスリット又は前記非磁性部との間の前記磁路の幅をｃとし、前記第１スリットから径方向外側の前記磁路の幅をｂ’とした場合に、少なくとも次式（１）の関係にあり、
ａ＞ｂ＋ｂ’＞ｃ        ……（１）
前記第３スリット以上が形成されると、前記極間部方向へ行くに従って前記磁路の幅が前記ｃより徐々に小さくなり、
前記非磁性部に隣接する前記第ｎスリットは、回転子の回転軸側を中心として略扇形のスリット形状をしており、そのスリット形状のうち磁極部側の角部の曲率を極間部側の角部の曲率よりも大きくしたことを特徴とする回転子。 
【請求項２】
前記外周部鉄心は、前記第ｎスリットの径方向外側の前記外周部鉄心の外周部を切り欠いた外周部切欠き部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転子。 
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転子と、
前記回転子が内部に配置され、環状のヨーク部から内方に延びるティース部のティース先端面が、前記回転子の前記磁極部又は前記極間部の少なくとも１つと同一距離を隔てて対向する集中巻の固定子と、
を備えていることを特徴とする永久磁石電動機。 
【請求項４】
磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石が埋め込まれる磁石埋め込み孔が環状に所定間隔で形成された回転子であって、前記磁石埋め込み孔に埋め込まれた永久磁石と、前記磁石埋め込み孔の周方向両端部に形成された磁束短絡防止用の非磁性部と、前記磁石埋め込み孔の外周側に形成された外周部鉄心と、前記外周部鉄心の両端の前記非磁性部から周方向内側へ所定間隔の磁性部からなる磁路を介して所定形状の貫通孔がそれぞれ複数個形成されたスリットと、を備え、前記スリットの周方向幅は、周方向に隣接する前記磁路の幅よりも大きく、前記スリットの径方向幅は、該スリットから径方向内側の前記外周部鉄心の磁性部からなる磁路の幅及び該スリットから径方向外側の前記外周部鉄心の磁性部からなる磁路の幅よりも大きく、前記外周部鉄心の磁極部中央の一定領域は前記スリットの無い磁性部のみで形成された回転子と、
前記回転子が内部に配置され、環状のヨーク部から内方に延びるティース部のティース先端面が、前記回転子の前記磁極部又は前記極間部の少なくとも１つと同一距離を隔てて対向する集中巻の固定子と、
を備え、
前記回転子の前記外周部鉄心の磁極部中央に形成される前記磁性部のみで形成される一定領域の周方向幅は、対向する前記固定子の前記ティース部の周方向幅よりも広く、前記ティース先端面の周方向幅よりも狭い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、回転子およびその回転子を用いた永久磁石電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子鉄心に永久磁石が所定間隔で埋め込まれて形成され、各永久磁石の両端部付近にフラックスバリアが設けられた磁石埋め込み型の回転子を用いた永久磁石電動機があった。例えば、永久磁石の固定子側の表面に接触させて複数の外周部鉄心が配設され、各外周部鉄心には、各永久磁石と固定子に挟まれた領域に、各外周部鉄心を回転子の軸方向に貫通する一対の貫通孔が開設されている。一対の貫通孔は、各永久磁石と固定子の間に発生する磁力線の磁気的中心線を挟んで両側に対称に開設され、夫々が細長いスリット形状を有すると共に、固定子に向かって互いの間隔が狭まってハの字状をしている永久磁石モータが開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記以外にも、スリットの形状を周方向に細長い複数個のスリットを備えた永久磁石埋込型モータの回転子（特許文献２参照）、あるいは、永久磁石収容孔の外周部鉄心に形成され、径方向に細長く、かつ、永久磁石収容孔に沿って離隔配置された４個以上のスリット孔を備えた永久磁石電動機などが開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４６４６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１８７７７８号公報
【特許文献３】特許第４２４８９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された従来の永久磁石モータは、各外周部鉄心を回転子の軸方向に貫通する一対の貫通孔が開設され、夫々が細長いスリット形状を有し、固定子に向かって互いの間隔が狭まったハの字状をしている。この貫通孔は、外周部鉄心の中と比べて、永久磁石から出た磁束を通り難くする作用がある。このため、ハの字状の貫通孔を設けることで、磁束を外周部鉄心の中央部に集中させることが可能となり、誘起電圧波形のピークを高めることで、回転子の回転トルクを大きくすることができる。しかしながら、特許文献１に示すように誘起電圧波形は、２つの山があって正弦波のようになだらかな曲線が得られず、誘起電圧に高調波成分を含むことから、回転子の回転時において振動や騒音が出やすいという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献２または３に記載された電動機の回転子には、各外周部鉄心に複数のスリット（貫通孔）が形成されている。特許文献２の回転子は、複数のスリットが周方向に細長く形成されており、各スリット間の間隔を磁極中心から極間部に向けて徐々に小さくすることで、誘起電圧波形が正弦波に近づくように外周部鉄心の磁束分布の改善を行っている。また、特許文献３の回転子は、複数のスリットが径方向に細長く形成されており、スリット孔の径方向外周端のピッチを略等しくすると共に、スリット孔の径方向内側端のピッチを正弦波の高さに比例させることにより、誘起電圧波形が正弦波に近づくように外周部鉄心の磁束分布の改善を行っている。このように、特許文献２または３では、振動や騒音の出にくい電動機の回転子とすることができる。しかしながら、特許文献２または３の回転子は、各外周部鉄心の径方向に複数のスリットを連続して配置しているため、磁極の中心付近のスリットにより永久磁石から出る磁束を外周部鉄心の中央部に集中させることが難しく、大きな回転トルクが得られないという問題があった。
【０００７】
さらに、特許文献１〜３のスリットの幅は、スリット周辺の磁性部の幅（磁路の幅）よりも小さく形成されているため、磁束がスリットを横切る磁束の漏れ現象が生じ易くなり、スリットによって磁束分布の改善を十分に行うことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁極の中心付近の磁束を集中させて大きな回転トルクを得ると共に、磁極部から極間部にかけて誘起電圧波形の形状を正弦波に近づけることにより、振動や騒音の発生し難い回転子および永久磁石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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石が埋め込まれる磁石埋め込み孔が環状に所定間隔で形成された回転子であって、前記磁石埋め込み孔に埋め込まれた永久磁石と、前記磁石埋め込み孔の周方向両端部に形成された磁束短絡防止用の非磁性部と、前記磁石埋め込み孔の外周側に形成された外周部鉄心と、前記外周部鉄心の両端の前記非磁性部から周方向内側へ所定間隔の磁性部からなる磁路を介して所定形状の貫通孔がそれぞれ複数個形成されたスリットと、を備え、前記スリットの周方向幅は、周方向に隣接する前記磁路の幅よりも大きく、前記スリットの径方向幅は、該スリットから径方向内側の前記外周部鉄心の磁性部からなる磁路の幅及び該スリットから径方向外側の前記外周部鉄心の磁性部からなる磁路の幅よりも大きく、前記外周部鉄心の磁極部中央の一定領域は前記スリットの無い磁性部のみで形成され、複数個形成された前記スリットのうち、前記外周部鉄心の磁極部寄りのスリットを第１スリットとし、順次前記極間部方向へ第ｎスリットまで形成され（ｎは２以上の整数）、前記一定領域の磁性部の周方向幅をａ、前記第１スリットと前記第２スリットとの間の前記磁路の幅をｂ、前記第２スリットと第３のスリット又は前記非磁性部との間の前記磁路の幅をｃとし、前記第１スリットから径方向外側の前記磁路の幅をｂ’とした場合に、少なくともａ＞ｂ＋ｂ’＞ｃの式を満たし、前記第３スリット以上が形成されると、前記極間部方向へ行くに従って前記磁路の幅が前記ｃより徐々に小さくなり、前記非磁性部に隣接する前記第ｎスリットは、回転子の回転軸側を中心として略扇形のスリット形状をしており、そのスリット形状のうち磁極部側の角部の曲率を極間部側の角部の曲率よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記外周部鉄心は、前記第ｎスリットの径方向外側の前記外周部鉄心の外周部を切り欠いた外周部切欠き部を備えていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、前記回転子と、前記回転子が内部に配置され、環状のヨーク部から内方に延びるティース部のティース先端面が、前記回転子の前記磁極部又は前記極間部の少なくとも１つと同一距離を隔てて対向する集中巻の固定子とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石が埋め込まれる磁石埋め込み孔が環状に所定間隔で形成された回転子であって、前記磁石埋め込み孔に埋め込まれた永久磁石と、前記磁石埋め込み孔の周方向両端部に形成された磁束短絡防止用の非磁性部と、前記磁石埋め込み孔の外周側に形成された外周部鉄心と、前記外周部鉄心の両端の前記非磁性部から周方向内側へ所定間隔の磁性部からなる磁路を介して所定形状の貫通孔がそれぞれ複数個形成されたスリットと、を備え、前記スリットの周方向幅は、周方向に隣接する前記磁路の幅よりも大きく、前記スリットの径方向幅は、該スリットから径方向内側の前記外周部鉄心の磁性部からなる磁路の幅及び該スリットから径方向外側の前記外周部鉄心の磁性部からなる磁路の幅よりも大きく、前記外周部鉄心の磁極部中央の一定領域は前記スリットの無い磁性部のみで形成された回転子と、前記回転子が内部に配置され、環状のヨーク部から内方に延びるティース部のティース先端面が、前記回転子の前記磁極部又は前記極間部の少なくとも１つと同一距離を隔てて対向する集中巻の固定子と、を備え、前記回転子の前記外周部鉄心の磁極部中央に形成される前記磁性部のみで形成される一定領域の周方向幅は、対向する前記固定子の前記ティース部の周方向幅よりも広く、前記ティース先端面の周方向幅よりも狭いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転子の回転時において大きな回転トルクが得られると共に、振動や騒音の発生し難い回転子および永久磁石電動機を得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明にかかる回転子の実施例１を示す平面図である。
【図２】図２は、図１の回転子の外周部鉄心部分の拡大図である。
【図３】図３は、実施例１の回転子が永久磁石電動機の固定子内で回転する際に発生する磁束線図である。
【図４】図４は、図１の回転子の回転時における誘起電圧波形図である。
【図５】図５は、図１の回転子の回転時における誘起電圧高調波成分を示す図である。
【図６】図６は、実施例１の回転子と比較する比較例の回転子の平面図である。
【図７】図７は、図６の比較例の回転子の外周部鉄心部分の拡大図である。
【図８】図８は、図６の比較例の回転子が永久磁石電動機の固定子内で回転する際に発生する磁束線図である。
【図９】図９は、図６の比較例の回転子の回転時における誘起電圧波形図である。
【図１０】図１０は、図６の比較例の回転子の回転時における誘起電圧高調波成分を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる回転子の実施例２を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１の回転子の外周部鉄心部分の拡大図である。
【図１３】図１３は、図１１の回転子の回転時における誘起電圧波形図である。
【図１４】図１４は、図１１の回転子の回転時における誘起電圧高調波成分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる回転子および永久磁石電動機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明にかかる回転子の実施例１を示す平面図であり、図２は、図１の回転子の外周部鉄心部分の拡大図であり、図３は、実施例１の回転子が永久磁石電動機の固定子内で回転する際に発生する磁束線図であり、図４は、図１の回転子の回転時における誘起電圧波形図であり、図５は、図１の回転子の回転時における誘起電圧高調波成分を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、実施例１の回転子１０は、薄い珪素鋼板（磁性体）を多数積層して円柱状に形成され、この回転子１０の中心には、回転子軸２６が挿通されて固定される。
【００２１】
６枚の板状の永久磁石１４は、回転子軸２６を中心とする６角形の各辺を成すように、回転子１０の外周寄りに、環状に所定間隔で形成された磁石埋め込み孔に埋め込まれて形成されている。そして、回転子１０の磁石埋め込み孔の周方向両端部には、磁束の短絡を防止するための非磁性部としてのフラックスバリア１２が、回転子１０の外周に向かって形成されている。磁石埋め込み孔の永久磁石１４とフラックスバリア１２とで囲まれた回転子１０の外周側は、外周部鉄心１５であり、その中央が磁極部２２で、両端のフラックスバリア１２同士が隣接する部分が極間部２４となる。実施例１の回転子１０の特徴的な構成は、この外周部鉄心１５に複数の貫通孔として所定形状のスリット１６，１８，２０が形成されている点にある。
【００２２】
図２は、図１に示す回転子１０の外周部鉄心１５の部分を拡大した図である。図２に示すように、実施例１の回転子１０の外周部鉄心１５の構造は、外周部鉄心１５の両端に設けられたフラックスバリア１２に対して周方向に隣接するように所定形状のスリット１６，１８，２０が複数個形成されている。このスリット形状の特徴として、スリットの周方向幅は、隣接するスリットとスリットとの間の磁路と称される磁性部の幅よりも大きく形成されている。また、スリットの径方向幅は、外周部鉄心１５の残りの径方向の磁路の幅よりも大きく形成されている。このスリット形状の特徴は、スリット１６，１８，２０に共通のものであり、図２に示すように、永久磁石１４からの磁束Ａが外周部鉄心１５を通過する際に、外周部鉄心１５の磁性部の方を通り、貫通孔であるスリット部分をよけて通るようになる。つまり、外周部鉄心１５を通過する磁束は、スリットの形状とその配置を変えることで、制御することが可能となる。
【００２３】
しかし、本願発明者らは、スリット幅がその周囲の磁路幅よりも狭いと磁束がスリットを横切って短絡し易くなることがわかってきた。このため、外周部鉄心１５にスリットを形成したとしても、磁束の短絡現象が発生し易いと、外周部鉄心１５の中央側に磁束を集中させると共に、両端側にかけて磁束が減っていくように磁束を制御することができなくなり、誘起電圧波形に高調波成分が含まれてしまい、トルクリップルとなって振動や騒音の原因となる。また、外周部鉄心１５の中央側に磁束が集中しないので、回転子の回転トルクが十分に得られなくなる。そこで、本実施例１の回転子１０の場合は、スリットの周方向幅と径方向幅とが周囲の磁路幅よりも大きく形成したため、磁束がスリットを横切る短絡現象を発生し難くすることができる。特に、スリットの短絡現象は、回転子１０の周方向でも径方向でも起こり得るため、実施例１に示すように、スリット形状が何れの磁路幅よりも大きく形成されていることが望ましい。
【００２４】
続いて、実施例１のスリット１６，１８，２０の配置は、図２に示すように、外周部鉄心１５の磁極部２２の中央の一定領域は磁性部のみで形成されており、この部分にはスリットは形成されない。そして、スリット１６，１８，２０は、外周部鉄心１５の両端付近に左右対称に周方向に複数個形成されているため、一方のスリットの配置についてのみ説明し、他方のスリットの配置の説明は省略する。まず、第１スリットとしてのスリット１６の磁極部２２側は、一定領域として磁性部のみで形成されており、その磁路幅をａとする。続いて、スリット１６と隣接する第２スリットとしてのスリット１８との間の磁路幅は、ｂとし、スリット１８と隣接する第ｎスリットとしてのスリット２０との間の磁路幅は、ｃとし、スリット２０と隣接するフラックスバリア１２との間の磁路幅は、ｄとし、スリット１６の径方向の外側端と外周部鉄心１５の外周部との間の磁路幅は、ｂ’とすると、各磁路幅は、次式（２）を満たす関係となる。
ａ＞ｂ＋ｂ’＞ｃ＞ｄ        ……（２）
【００２５】
つまり、外周部鉄心１５の両端付近に周方向に複数個形成されたスリット１６，１８，２０の配置は、スリットとスリットとの間の磁路幅が外周部鉄心１５の磁極部２２から極間部２４に行くに従って徐々に小さくなるように形成されている。この実施例１における特徴的な配置は、図２に示すように、スリット１６とスリット１８の間の磁路幅ｂと、スリット１８とスリット２０の間の磁路幅ｃとは、略同じ幅になっているが、破線矢印で示した磁束線Ａに見られるように、スリット１６の磁路幅ｂを通る磁束に、磁極部２２を通る磁束の一部がスリット１６の外周部の磁路幅ｂ’を通って外周部に回り込んで合流する特性を有しているため、各磁路幅の計算式は上式（２）の関係が成り立つようにして求めるようにする。
【００２６】
そして、所定の大きさからなる複数のスリットを、上式（２）の関係に基づいて配置しようとすると、図２に示すように、両端のフラックスバリア１２が回転子１０の外周に向かって形成されていることから、フラックスバリア１２に隣接する第ｎスリットとしてのスリット２０は、回転子１０の回転子軸２６側を中心とした略扇形のスリット形状となる。また、スリット２０は、図２に示すように、略扇形のスリット形状のうち磁極部２２側の角部の曲率を極間部２４側の角部の曲率よりも大きくしている。これは、回転子１０の外周部の肉厚が徐々に減るようになり、より高調波成分やコギングトルクの低減に効果がある。
【００２７】
このように構成された実施例１の回転子１０は、図３に示すように、外周部鉄心の永久磁石１４からの磁束を外周部鉄心１５の中央側（磁極部２２）に集中させることができる。固定子３６側のティース部３２を通った磁束は、ヨーク部３４を経由して、隣の外周部鉄心に効率良く通すことができる。例えば、図３に示した磁束Ｂのように、回転子１０のスリット１６の磁極部２２側近傍を通った磁束Ｂは、ティース部３２を通りヨーク部３４を経由して確実に戻っていることがわかる。このため、実施例１の回転子１０は、磁極部２２を通る磁束量を増やすことができ、回転子１０の回転時における回転トルクを大きくすることができる。
【００２８】
また、実施例１の回転子１０は、外周部鉄心１５の両端のフラックスバリア１２付近にスリット１６，１８，２０を形成したため、磁束を磁極部２２に集中させるだけでなく、永久磁石１４の端部からの磁束の量を両端側にかけて小さくなるようにすることが可能となる。従って、縦軸が誘起電圧で、横軸が電気角を示す図４の回転子１０の回転時における誘起電圧波形は、理想的な正弦波に近い滑らかな曲線が得られていることがわかる。
【００２９】
さらに、縦軸が誘起電圧高調波で、横軸が次数を示す図５のフーリエ変換グラフによれば、図４の回転子は、１次の高調波成分に比べて、５次、７次、１１次、１３次の高調波成分が非常に低い値となっており、高調波成分と共にコギングトルクを十分に低減できていることから、回転子１０の回転時における振動や騒音を低減することができると共に、鉄損による効率低下を改善することができる。
【００３０】
［実施例１と比較例との比較］
以下では、本実施例１における回転子の効果を検証するため、実施例１のスリット形状を一部変更した比較例を作成し、その効果を比較することにする。
【００３１】
図６は、実施例１の回転子と比較する比較例の回転子の平面図であり、図７は、図６の比較例の回転子の外周部鉄心部分の拡大図であり、図８は、図６の比較例の回転子が永久磁石電動機の固定子内で回転する際に発生する磁束線図であり、図９は、図６の比較例の回転子の回転時における誘起電圧波形図であり、図１０は、図６の比較例の回転子の回転時における誘起電圧高調波成分を示す図である。
【００３２】
実施例１の比較例として作成した回転子１１は、図６に示すように、フラックスバリア１２に隣接したスリット２１の形状を変更したものであり、それ以外の構成は、実施例１の回転子１０と同じであるため、重複説明を省略する。
【００３３】
スリット２１の形状は、図７の拡大図に示すように、径方向に細長いスリット形状としたものである。このスリット２１とスリット１８との間の磁路幅ｃは、実施例１のスリット２０と同じであるが、細長いスリット形状をしているため、フラックスバリア１２とスリット２１との磁路幅ｅは一定ではなく、回転子１１の外周に向かって広がるように形成されている点が異なっている。
【００３４】
このように構成された図６の比較例の回転子１１を永久磁石電動機の固定子内で回転する際に発生する磁束線図は、ａの磁束量の低下とスリット２１を磁束が短絡することを示す図８に示すように、スリット１６の磁極部２２側近傍を通った磁束Ｄが固定子３６側のティース部３２を通らずにスロット３８内を短絡した後、途中からヨーク部３４を経由して戻っている。このように、比較例の場合は、スリット２１が細く、磁路幅ｃを通る磁束が磁路幅ｅ側へ短絡することで磁束が磁路幅ｃを通りやすくなり、磁路幅ａ，ｂを通過するはずの磁束が磁路幅ｂ，ｃ側を通過することで、ａを通過する磁束の量が減ることから、回転子１１の回転時における回転トルクが回転子１０の時よりも小さくなっていることがわかる。つまり、比較例では、実施例１のように、外周部鉄心１５の中央側に磁束を集中させ、両端側にかけて磁束が減っていくように制御することはできない。
【００３５】
また、縦軸が誘起電圧で、横軸が電気角を示す図９の回転子１１の回転時における誘起電圧波形のフーリエ変換グラフを見ると、１次の高調波成分に比べて、５次、７次、１１次、１３次の高調波成分が、実施例１のフーリエ変換グラフである図５よりも明らかに増大していることがわかる。これは、磁路幅ｅの磁束量が増えるため、磁路幅ａ，ｂ，ｂ’，ｃを流れる磁束の量も変化してしまい、外周部鉄心１５の磁束の量が両端側にかけて少なくならないことによる。このため、実施例１のスリット２０を形状の異なる比較例のスリット２１に変えただけで、高調波成分とコギングトルクが増大し、回転子１１の回転時における振動や騒音が増大し、鉄損による効率が低下することがわかる。
【００３６】
このように、実施例１の回転子１０によれば、外周部鉄心１５の磁極部２２の中央の一定領域が磁性部のみで構成され、この領域にはスリットを形成しないようにしたため、磁束を磁極部２２に集中させることが可能となり、その分磁極部２２を通る磁束量を増やすことができ、回転子１０の回転時における回転トルクを大きくすることができる。
【００３７】
また、実施例１の回転子１０によれば、従来例や比較例と比べて高調波成分やコギングトルクを低減できることから、トルクリップルを低減することができ、回転子１０の回転時における振動や騒音を低減することができる。
【実施例２】
【００３８】
図１１は、本発明にかかる回転子の実施例２を示す平面図であり、図１２は、図１１の回転子の外周部鉄心部分の拡大図であり、図１３は、図１１の回転子の回転時における誘起電圧波形図であり、図１４は、図１１の回転子の回転時における誘起電圧高調波成分を示す図である。
【００３９】
実施例２の回転子１３は、図１１に示すように、実施例１の回転子１０と比べて、最も極間部２４側のスリット２０の径方向同軸上の外周部鉄心１５の外周部に外周部切欠き部２８が形成されている点が異なっている。その他の構成については、上記実施例１の回転子１０と同じであるため、重複説明を省略する。
【００４０】
外周部切欠き部２８は、図１２の拡大図に示すように、極間部２４側に設けられたフラックスバリア１２に隣接したスリット形状が略扇形のスリット２０の径方向同軸上の外周部鉄心１５の外周部の一部を切り欠くことによって、その部分を非磁性部（磁性部の無い空間）とするものである。これにより、スリット２０の両側に設けられた磁路幅ｃと磁路幅ｄで示す磁路を通過して固定子３６側に抜ける際に、磁束を通り難くすることができる。このように、永久磁石１４の両端部からの磁束の漏れ量を調節して、外周部鉄心１５の磁束量を両端側にかけてさらに小さくすることが可能となるため、誘起電圧の高調波成分やコギングトルクをさらに低減することができる。
【００４１】
このように、実施例２における外周部切欠き部２８が形成された回転子１３は、永久磁石１４の両端部に位置するスリット２０の磁路幅ｄを通過する磁束を通り難くして、両端側の磁束の量を少なくすることにより、外周部鉄心１５の磁極部２２に磁束を集中させるように作用する。つまり、実施例２の回転子１３は、誘起電圧の曲線をより滑らかな正弦波に近い曲線に調節できる（図１３参照）。このため、実施例２の回転子１３は、誘起電圧の高調波成分とコギングトルクをより一層低減することができると共に、回転子１３の回転トルクをさらに大きくすることができる。これを図１４に示す実施例２の誘起電圧高調波成分を示す図と、図５に示す実施例１の誘起電圧高調波成分を示す図とを比較した場合、誘起電圧高調波成分がより低減されており、特に第７次の誘起電圧高調波成分が消滅し、これ以外の５次、１１次、１３の誘起電圧高調波成分も大幅に減少していることがわかる。
【００４２】
このように、実施例２の回転子１３は、外周部切欠き部２８が形成されているため、永久磁石１４の両端部の磁束の量を少なくして、中央の磁極部２２に磁束を集中させることにより、大きな回転トルクを得ることができる。また、誘起電圧の高調波成分を小さくできるため、回転子の回転時における振動や騒音を低減できる。
【００４３】
なお、上記実施例１および２における回転子は、外周部鉄心の磁極部の中央の一定領域が磁性部のみで形成されており、この部分にはスリットを形成しないことを特徴としている。この一定領域の好ましい幅（両端のスリット１６の距離）は、外周部鉄心の磁極部から出た磁束がそのままティース部３２に入るだけの幅が最低限必要になるため、図１３に示すティース幅４２よりも広く、また、ティース先端面４０よりも広くしても磁束がティース部３２に入って行かないため、ティース先端面４０の周方向幅よりも狭い範囲内で設定するようにする。
【００４４】
以上のように構成された回転子は、永久磁石電動機の固定子内に組み込まれ、１８０度正弦波通電で駆動する場合に、誘起電圧の高調波成分を低減することで、トルクリップルが低減され、回転時における振動や騒音を低減すると共に、鉄損の低減効果により高い効率の永久磁石電動機とすることができる。また、１２０度矩形波通電で駆動する場合は、誘起電圧の高調波成分を低減することで、ゼロクロスポイントの検知が容易になり、誤検知を抑制することができる永久磁石電動機とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる電動機は、効率が良く、大きいトルクが必要なコンプレッサー用のモータ等に用いられる回転子および永久磁石電動機として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、１１、１３  回転子
１２  フラックスバリア（非磁性部）
１４  永久磁石
１５  外周部鉄心
１６、１８、２０、２１  スリット  
２２  磁極部
２４  極間部
２６  回転子軸
２８  外周部切欠き部
３２  ティース部
３４  ヨーク部
３６  固定子
３８  インシュレータスロット
４０  ティース先端面
４２  ティース幅
【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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