【手続補正書】
【提出日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面（図４では、第２の曲線形状の外周面５０ＤＡ、５０ＡＢ）との間には、空隙５１ａ６、５１ａ７が設けられている。空隙５１ａ６、５１ａ７は、孔や外周面５０ＤＡ、５０ＡＢを切り欠いた切欠部として形成される。また、空隙部５１ａ６、５１ａ７には、非磁性材が充填されていてもよい。
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と空隙部５１ａ６、５１ａ７との間には、ブリッジ部５３ａ１、５３ａ３が設けられている。また、空隙部５１ａ６、５１ａ７と回転子５０の外周面５０ＤＡ、５０ＡＢとの間には、ブリッジ５３ａ２、５３ａ４が設けられている。
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面との間に空隙部５１ａ６、５１ａ７を設けることによって、磁石挿入孔５１ａ１に挿入されている永久磁石の磁束が漏れるのを防止することができる。
また、磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面との間にブリッジ５３ａ１〜５３ａ４を設けることにより、遠心力に対する回転子５０の強度を高めることができる。
なお、空隙部５１ａ６、５１ａ７の形状や、形成方法は適宜変更可能である。例えば、ブリッジ５３ａ１、５３ａ３を省略し、回転子外周側に空隙が形成されるように、永久磁石５２ａ２、５２ａ３を位置決めする位置決め部を設けてもよい。位置決め部としては、突部５１ａ３、５１ａ５と同様の突部を設けることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
近年、永久磁石電動機の制御方式として、センサレス制御方式が用いられている。このセンサレス制御方式では、誘起電圧の波形が正弦波であると仮定し、入力電圧と入力電流を用いて回転子の位置を検出している。このセンサレス制御方式を用いている場合には、誘起電圧の波形に含まれる高調波成分が多くなると、回転子の位置検出精度が低下する。回転子の位置検出精度が低下すると、最適な制御を行うことができなくなり、永久磁石電動機の効率が低下する。
本実施の形態では、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの曲率半径を、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａの曲率半径より大きく設定しているため、回転子５０の外周面が、外周面５０Ａと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの境界部で急激に変化していない。これにより、外周面５０Ａと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの境界部が固定子４０のティース４２が配置されている箇所を通過する時に、固定子４０のティース４２に流れる磁束の急激な変化が防止される。ティース４２に流れる磁束の急激な変化が防止されることにより、誘起電圧に含まれる高調波成分が少なくなる。したがって、センサレス制御方式を用いている場合でも、最適な制御を行うことができ、永久磁石電動機の効率を向上させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４に挿入されている永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２から発生する磁束が固定子４０のティース４２を介して短絡されると、ティース４２を流れる磁束が変動し、コギングトルクが発生する。コギングトルクが発生すると、音や振動が発生する。
そこで、本実施の形態では、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡには、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５と対向する箇所に切欠部２５０ａ１、２５０ａ２が設けられている。切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の周方向に沿った幅Ａ（角度で表すこともできる）、深さｈの最小値は、永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２から発生する磁束が、ティース４２を介して短絡されるのを防止することができるように設定される。この時、電動機効率も考慮して設定される。なお、切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の周方向に沿った幅Ａ（角度で表すこともできる）は、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５の周方向に沿った幅（角度で表すこともできる）より大きく設定される。
切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の深さｈは、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡ（外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡに対応する仮想外周面）と切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の底部との間の距離である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本実施の形態では、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４と永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２との間の隙間、径方向に長いかしめ部２５７ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３の空間及びカシメピン挿入孔２５５ａｂとカシメピン２５６ａｂとの間の隙間、通路孔２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３の空間及びカシメピン挿入孔２５５ｄａとカシメピン２５６ｄａとの間の隙間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
さらに、回転子２５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）２５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡにより構成している。そして、外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値を、外周面２５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。これにより、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子２５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子２５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡの曲率半径を、外周面２５０Ａの曲率半径より大きく設定している。これにより、回転子２５０の外周面が、外周面２５０Ａと外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡとの境界部で急激に変化するのを防止している。したがって、ティース４２に流れる磁束の急激な変化を防止することができ、誘起電圧に含まれる高調波を低減することができる。
また、カシメ部２５７ａが、主磁極部ａの、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが補助磁極ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子２５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子２５０の剛体強度が増加する。
また、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが回転子２５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、バランスウェイトを小型化することができる。したがって、回転子２５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子２５０を小型化することができる。
また、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３がカシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａより内周側（回転子の内周側）に設けられているため、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を容易に流れることができる。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡには、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５と対向する箇所に切欠部２５０ａ１、２５０ａ２が設けられている。これにより、永久磁石の磁束が固定子４０のティース４２を介して短絡されるのを防止することができ、コギングトルクを低減することができる。したがって、コギングトルクに起因する音や振動を低減することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態の永久磁石電動機の回転子３５０を図７に示す。図７は、本実施の形態の回転子３５０の横断面図である。
回転子３５０の回転軸挿入孔３５９には、回転軸挿入孔３５９の内径より大きい外径を有する回転軸３６０が挿入される。
回転子３５０の主磁極部ａには、台形形状の磁石挿入孔３５１ａ１が設けられている。台形形状は、回転子３５０の内周方向の突状（外周方向に凹状）に形成されている。磁石挿入孔３５１ａ１には、３個の平形形状の永久磁石３５２ａ１、３５２ａ２、３５２ａ３が挿入される。磁石挿入孔３５１ａ１には、永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３を位置決めするための突部３５１ａ３、３５１ａ５が形成されている。永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３は、磁石挿入孔３５１ａ１と永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔３５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
回転子３５０の主磁極部ａ、補助磁極部ａｂ、ｄａには、第３の実施の形態の回転子２５０と同様に、かしめ部、カシメピン挿入孔、通路孔が設けられている。
主磁極部ａには、磁石挿入孔３５１ａ１より外周側に、径方向に長いかしめ部３５７ａが設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子３５０の外周側に、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａより内周側に、通路孔３５８ａｂ１、３５８ａｂ２、３５８ａｂ３、３５８ｄａ１、３５８ｄａ２、３５８ｄａ３が設けられている。カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａには、カシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａが、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａとカシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａとの間に隙間が形成されるように、挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが回転子３５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａに挿入されるカシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａも回転子３５０の外周側に配置される。これにより、回転子３５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト２４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子３５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子３５０を小型化することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
また、回転子３５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）３５０Ａ〜３５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）３５０ＡＢ〜３５０ＤＡにより構成されている。
回転子３５０の中心点Ｏと補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢとの間の距離の最大値は、回転子３５０の中心点０と主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａとの間の距離の最大値より小さく設定されている。すなわち、外周面３５０ＡＢと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値は、外周面３５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定されている。
本実施の形態では、主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上の点Ｏ（回転子３５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上の点Ｏ（回転子３５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは半径Ｒｄより小さく設定されている（Ｒｑ＜Ｒｄ）。言い換えれば、補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢは、主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａ（外周面３５０Ａに対応する仮想外周面）を切り欠いた切欠部３５０ａｂの底面である。
外周面３５０Ａの周方向に沿った幅（角度θで表すこともできる）あるいは外周面３５０ＡＢの周方向に沿った幅（角度で表すこともできる）は、永久磁石から発生する磁束が、ティース４２を介して短絡されるのを防止することができるように設定される。この場合、隣接する主磁極部ａ、ｂの磁石挿入孔３５１ａ１、３５１ｂ１の回転子外周側端壁に対応する箇所に外周面３５０ＡＢが配置されるように、外周面３５０Ａあるいは外周面３５０ＡＢが形成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態の永久磁石電動機の回転子５５０を図９に示す。図９は、本実施の形態の回転子５５０の横断面図である。
回転子５５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面５５０Ａ〜５５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面５５０ＡＢ〜５５０ＤＡにより構成されている。外周面５５０Ａ〜５５０Ｄ及び５５０ＡＢ〜５５０ＤＡは、回転子５５０の中心点Ｏを曲率中心とする、半径Ｒを有する円弧形状に形成されている。
主磁極部ａには、台形形状の磁石挿入孔５５１ａ１が設けられている。磁石挿入孔５５１ａ１には、３個の平板形状の永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３が挿入される。磁石挿入孔５５１ａ１には、永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３を位置決めするための突部５５１ａ３、５５１ａ５が形成されている。永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３は、磁石挿入孔５５１ａ１と永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔５５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
磁石挿入孔５５１ａ１の回転子外周側端壁５５１ａ２、５５１ａ４と回転子５５０の外周面との間には、ブリッジ５５３ａ１〜５５３ａ４を介して空隙５５１ａ６、５５１ａ７が設けられている。
主磁極部ａには、磁石挿入孔５５１ａ１より外周側に、径方向に長いかしめ部５５７ａが設けられている。かしめ部５５７ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子５５０の外周側に、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａより内周側に、径方向に長いかしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、かしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａより内周側に、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２が設けられている。カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａ、かしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２は、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）に対して、周方向の両側に配置されている。そして、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａには、カシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａが、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａとカシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａとの間に隙間が形成されるように挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが回転子５５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａに挿入されるカシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａも回転子５５０の外周側に配置される。これにより、回転子５５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト５４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子５５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子５５０を小型化することができる。