【手続補正書】
【提出日】平成24年3月28日(2012.3.28)
【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】
同期式の回転電動機に用いられる永久磁石埋め込み回転子において、
磁性金属からなる円柱体と，スペーサとから構成される回転子コアと、
この回転子コアに外挿され，良導電性の非磁性金属からなる円筒体と、
この円筒体の内周面に一方の磁極が当接し，他方の磁極が前記円柱体に当接するように前記回転子コアに埋設される永久磁石と、
前記回転子コアの前記回転中心に嵌入される回転軸と、
を備え、
前記永久磁石は、前記円筒体の周方向に見てＮ極とＳ極が前記内周面に対して交互に当接するように配置され、
前記円筒体は、金，銀，銅，アルミニウム又はそれらの中から少なくとも２種選択してなる合金によって形成されることを特徴とする永久磁石埋め込み回転子。
【請求項２】
前記スペーサは非磁性材によって形成されることを特徴とする請求項１記載の永久磁石埋め込み回転子。
【請求項３】
前記回転軸は、ステンレスによって形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の永久磁石埋め込み回転子。
【請求項４】
隣接する１組の前記永久磁石を第１の永久磁石とし、この第１の永久磁石の前記円柱体側の磁極に対して、逆の磁極を有する端部をそれぞれ近接させて前記回転子コアに埋設される平面視矩形状の第２の永久磁石を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の永久磁石埋め込み回転子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、同期式の回転電動機に用いられる永久磁石埋め込み回転子において、磁性金属からなる円柱体と，スペーサとから構成される回転子コアと、この回転子コアに外挿され，良導電性の非磁性金属からなる円筒体と、この円筒体の内周面に一方の磁極が当接し，他方の磁極が円柱体に当接するように回転子コアに埋設される永久磁石と、回転子コアの回転中心に嵌入される回転軸と、を備え、永久磁石は、円筒体の周方向に見てＮ極とＳ極が内周面に対して交互に当接するように配置され、円筒体は、金，銀，銅，アルミニウム又はそれらの中から少なくとも２種選択してなる合金によって形成されることを特徴とするものである。
このような構造においては、隣接する永久磁石の磁極同士が円柱体を介して磁気的に接続され、両者の間に磁路が形成され易くなる。これにより、漏れ磁束が大幅に減少し、発熱が少なくなる。また、固定子の磁極と永久磁石の磁極の間に形成される磁路が円筒体によって遮断されないため、永久磁石の磁極と固定子の磁極との間に強力な磁路が形成される。さらに、永久磁石埋め込み回転子の回転が、固定子で作られる回転磁界の回転速度よりも遅い場合、固定子と永久磁石の磁極間を通る磁束を非磁性金属の円筒体が横切ることになるため、円筒体にフレミングの法則に基づく力が作用する。これにより、円筒体が回転磁界に引っ張られ、その結果、永久磁石埋め込み回転子全体が回転する。加えて、例えば、円筒体にステンレスを用いる場合などに比べて渦電流損失が少ないという作用を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の永久磁石埋め込み回転子において、回転軸は、ステンレスによって形成されることを特徴とするものである。
このような構造の永久磁石埋め込み回転子においては、永久磁石の磁極から円柱体を通って回転軸に至る磁路が形成され難いという作用を有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の永久磁石埋め込み回転子において、隣接する１組の永久磁石を第１の永久磁石とし、この第１の永久磁石の円柱体側の磁極に対して、逆の磁極を有する端部をそれぞれ近接させて回転子コアに埋設される平面視矩形状の第２の永久磁石を備えることを特徴とするものである。
このような構造の永久磁石埋め込み回転子においては、第２の永久磁石によって、円柱体に当接する側の第１の永久磁石の磁極間に請求項１記載の発明よりもさらに強力な磁路が形成されるという作用を有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の請求項１記載の永久磁石埋め込み回転子によれば、回転磁界による吸着力を高めて、強い回転トルクを発生させることができる。この場合、固定子と回転子との空隙を大きくとることができる。従って、高速回転や長時間運転によって回転子が熱膨張して空隙が変化した場合でも、回転子と固定子の接触等による故障が発生し難い。また、脱調し難くなるため、回転効率が向上する。そして、回転子が回転磁界に同期しない場合でも、回転トルクを発生させて、回転状態を維持することができる。さらに、製造コストを安くすることができる。加えて、渦電流損失を低減させて発熱を抑えることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の請求項３記載の永久磁石埋め込み回転子によれば、漏れ磁束を少なくして永久磁石の磁極と固定子の磁極との間に強力な磁路を形成させることにより、回転磁界による吸着力を高めて、強い回転トルクを発生させることが可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の請求項４記載の永久磁石埋め込み回転子によれば、請求項１記載の発明よりもコンパクトでありながら高効率で、強い回転トルクを発生させることが可能である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
実施例１の永久磁石埋め込み回転子について図１乃至図４を用いて説明する（特に、請求項１乃至請求項３に対応）。
図１（ａ）及び図１（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態に係る永久磁石埋め込み回転子の実施例１の外観斜視図及び平面図である。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ本実施例の永久磁石埋め込み回転子とその変形例を示す平面図である。なお、図１（ｂ）では、固定子を破線によって模式的に示している。
図１（ａ）に示すように、本実施例の永久磁石埋め込み回転子（以下、回転子１ａという。）は、平面視して外周面から回転中心に向かって細長い矩形状に，偶数個の挿入溝３が形成された回転子コア２と、金，銀，銅又はアルミニウムあるいはそれらの中から少なくとも２種選択してなる合金等の良導電性を有する非磁性金属からなり，回転子コア２に外挿される円筒体４と、円筒体４の内周面にＮ極とＳ極が交互に当接するように挿入溝３に埋設される永久磁石５ａ，５ｂと、回転子コア２の回転中心に嵌入されるステンレス製の回転軸６とを備えている。また、回転子コア２は、外周面に挿入溝３の一部が形成され，電磁鋼板等の磁性金属からなる円柱体２ａと、合成樹脂やアルミニウム又はセラミック等の非磁性材のスペーサ２ｂとからなる。なお、挿入溝３の深さは永久磁石５ａ，５ｂの長さの半分未満となっている。また、回転子１ａは、図１（ｂ）に示すように、円周方向に複数のコイル８を有し，このコイル８への印加電圧を変化させることで回転磁界を発生させる円筒状の固定子７と同軸上に、かつ、内周面７ａとの間に所定の空隙９が形成されるように配置されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図４（ａ）に示すように、固定子７によって矢印Ｉの向きに回転する回転磁界が作られ、その回転速度よりも回転子１ａの回転が遅い場合、円筒体４は、永久磁石５ａ，５ｂとコイル８ａ，８ｂの間の磁束（磁路Ｅ及び磁路Ｇ）を矢印Ｉの逆向きに横切ることになる。この場合、フレミングの右手の法則により、紙面に対して垂直な方向に起電力が発生し、円筒体４に誘導電流が流れる。そして、この誘導電流により、円筒体４は、フレミングの左手の法則に基づく力を矢印Ｉの向きに受ける。その結果、回転子１ａは矢印Ｉの向きに回転する。このように、回転子１ａは、固定子７のコイル８ａ，８ｂが作る回転磁界に同期しない場合でも、回転磁界に引っ張られて回転する。これにより、回転状態が維持される。また、回転子１ａでは、円筒体４にはステンレスではなく、金，銀，銅又はアルミニウムあるいはそれらの中から少なくとも２種選択してなる合金等を用いているため、渦電流損失の発生が少ない。なお、永久磁石５ａ，５ｂの磁束密度や円筒体４の材質にもよるが、例えば、円筒体４が銅の場合には、厚さを１ｍｍ〜５ｍｍ程度とすると良い。この場合、磁気飽和し難いため、発熱を大幅に抑えることができる。また、本実施例では、回転軸６をステンレス製としているため、円柱体２ａを通って回転軸６に至る磁路が形成され難い。これにより、漏れ磁束が減少するため、永久磁石５ａ，５ｂとコイル８ａ，８ｂの間にそれぞれ強力な磁路Ｅ及び磁路Ｇが形成される。なお、回転軸６には、ステンレス以外の非磁性金属を使用することもできるが、強度及び材料費を考慮すると、金，銀，銅やアルミニウム等よりもステンレスの方が望ましい。
以上説明したように、回転子１ａを同期電動機に用いることによれば、渦電流損失を低減させて、発熱を抑えることができる。また、回転磁界による吸着力が高まり、強い回転トルクが発生するため、固定子７と回転子１ａとの空隙９を大きくとることができる。従って、高速回転や長時間運転によって回転子１ａが熱膨張して空隙９が変化した場合でも、回転子１ａと固定子７の接触等による故障が発生し難い。さらに、脱調を防いで回転効率を高めることができる。また、回転子１ａが固定子７の回転磁界に同期しない場合でも、回転トルクを発生させて、回転状態を維持することができる。加えて、回転子１ａは構造が簡単であるため、安価に製造することが可能である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
実施例２の永久磁石埋め込み回転子について図５を用いて説明する（特に、請求項４に対応）。
図５は実施例２の永久磁石埋め込み回転子の平面図である。なお、図１乃至図４で示した構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
図５に示すように、本実施例の永久磁石埋め込み回転子（以下、回転子１ｂという。）は、実施例１の回転子１ａにおいて、両端にそれぞれ磁極が形成された平面視矩形状の永久磁石５ｃが、永久磁石５ａ，５ｂの円柱体４に当接する側の磁極に対して、それぞれ逆の磁極を近接させるとともに、円柱体４の外周面に埋め込まれるようにして配設された構造となっている。なお、本実施例では、永久磁石５ｃを円柱体４の外周面に埋設しているが、このような構造に限定されるものではなく、例えば、永久磁石５ｃを円柱体４の外周面に当接した状態で配設しても良い。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
請求項１乃至請求項４に記載された発明は、同期モータや同期発電機などの同期式の回転電動機の回転子に対して適用可能である。