(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、
前記回転子の径方向について前記回転子に対して外側に設けられた固定子と
を備え、
前記回転子は、複数の磁石挿入孔から構成された磁石挿入孔群が形成された回転子鉄心と、前記磁石挿入孔群におけるそれぞれの前記磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石から構成された永久磁石群とを有し、
前記磁石挿入孔群は、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に並べて配置され、
前記永久磁石群によって、１つの磁極が形成され、
前記回転子鉄心の径方向外側面と前記磁石挿入孔群との間における前記回転子鉄心の部分には、中間部が両端部よりも前記回転子鉄心の径方向内側に配置されたＵ字形状に連続または断続して延びる磁気スリットが形成されており、
前記磁石挿入孔群は、３個以上の前記磁石挿入孔から構成されている回転電機。
【請求項２】
回転子と、
前記回転子の径方向について前記回転子に対して外側に設けられた固定子と
を備え、
前記回転子は、複数の磁石挿入孔から構成された磁石挿入孔群が形成された回転子鉄心と、前記磁石挿入孔群におけるそれぞれの前記磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石から構成された永久磁石群とを有し、
前記磁石挿入孔群は、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に並べて配置され、
前記永久磁石群によって、１つの磁極が形成され、
前記回転子鉄心の径方向外側面と前記磁石挿入孔群との間における前記回転子鉄心の部分には、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に延びる磁気スリットが形成されており、
前記磁石挿入孔群は、３個以上の前記磁石挿入孔から構成されており、
前記磁石挿入孔群と前記磁気スリットとの間における前記回転子鉄心の部分には、第１ｑ軸磁路が形成され、
前記永久磁石群によって形成された前記磁極の中心に隣り合う前記磁気スリットの部分の幅方向寸法をｔ１とし、
前記第１ｑ軸磁路における径方向外側部分である第１ｑ軸磁路出口部分に隣り合う前記磁気スリットの部分の幅方向寸法をｔ２とした場合に、
ｔ１＞ｔ２
を満たす回転電機。
【請求項３】
回転子と、
前記回転子の径方向について前記回転子に対して外側に設けられた固定子と
を備え、
前記回転子は、複数の磁石挿入孔から構成された磁石挿入孔群が形成された回転子鉄心と、前記磁石挿入孔群におけるそれぞれの前記磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石から構成された永久磁石群とを有し、
前記磁石挿入孔群は、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に並べて配置され、
前記永久磁石群によって、１つの磁極が形成され、
前記回転子鉄心の径方向外側面と前記磁石挿入孔群との間における前記回転子鉄心の部分には、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に延びる磁気スリットが形成されており、
前記磁石挿入孔群は、３個以上の前記磁石挿入孔から構成されており、
前記磁石挿入孔群と前記磁気スリットとの間における前記回転子鉄心の部分には、第１ｑ軸磁路が形成され、
前記第１ｑ軸磁路における径方向外側部分である第１ｑ軸磁路出口部分の幅方向寸法をｄ１とし、
前記永久磁石群によって形成された前記磁極の中心に隣り合う前記第１ｑ軸磁路の部分である第１ｑ軸磁路中心部分の幅方向寸法をｄ２とした場合に、
ｄ１＞ｄ２
を満たす回転電機。
【請求項４】
回転子と、
前記回転子の径方向について前記回転子に対して外側に設けられた固定子と
を備え、
前記回転子は、複数の磁石挿入孔から構成された磁石挿入孔群が形成された回転子鉄心と、前記磁石挿入孔群におけるそれぞれの前記磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石から構成された永久磁石群とを有し、
前記磁石挿入孔群は、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に並べて配置され、
前記永久磁石群によって、１つの磁極が形成され、
前記回転子鉄心の径方向外側面と前記磁石挿入孔群との間における前記回転子鉄心の部分には、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に延びる磁気スリットが形成されており、
前記磁石挿入孔群は、３個以上の前記磁石挿入孔から構成されており、
前記磁石挿入孔群と前記磁石挿入孔群に対して周方向一方側に隣り合う他の前記磁石挿入孔群である第１隣接磁石挿入孔群との間における前記回転子鉄心の部分と、前記回転子鉄心における前記磁石挿入孔群よりも径方向内側の部分と、前記磁石挿入孔群と前記磁石挿入孔群に対して周方向他方側に隣り合う他の前記磁石挿入孔群である第２隣接磁石挿入孔群との間における前記回転子鉄心の部分とに渡る部分には、第２ｑ軸磁路が形成され、
前記第２ｑ軸磁路における径方向外側部分である第２ｑ軸磁路出口部分の幅方向寸法をｄ３とし、
軸方向に視た場合の前記永久磁石の磁化方向に対する垂直方向についての前記永久磁石の寸法をＷ１とし、
前記永久磁石の磁束密度をＢｍａｇとし、
前記回転子鉄心の飽和磁束密度をＢｓとした場合に、
ｄ３＞Ｂｍａｇ／Ｂｓ×Ｗ１
を満たす回転電機。
【請求項５】
回転子と、
前記回転子の径方向について前記回転子に対して外側に設けられた固定子と
を備え、
前記回転子は、複数の磁石挿入孔から構成された磁石挿入孔群が形成された回転子鉄心と、前記磁石挿入孔群におけるそれぞれの前記磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石から構成された永久磁石群とを有し、
前記磁石挿入孔群は、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に並べて配置され、
前記永久磁石群によって、１つの磁極が形成され、
前記回転子鉄心の径方向外側面と前記磁石挿入孔群との間における前記回転子鉄心の部分には、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に延びる磁気スリットが形成されており、
前記磁石挿入孔群は、３個以上の前記磁石挿入孔から構成されており、
前記磁石挿入孔群と前記磁気スリットとの間における前記回転子鉄心の部分には、第１ｑ軸磁路が形成され、
互いに隣り合う一対の前記磁石挿入孔の間における前記回転子鉄心の部分には、磁石間磁路が形成され、
前記第１ｑ軸磁路における径方向外側部分である第１ｑ軸磁路出口部分の幅方向寸法をｄ１とし、
軸方向に視た場合の前記永久磁石の磁化方向に対する垂直方向についての前記永久磁石の寸法をＷ１とし、
前記磁石間磁路の幅方向寸法をＷ２とし、
前記永久磁石の磁束密度をＢｍａｇとし、
前記回転子鉄心の飽和磁束密度をＢｓとした場合に、
ｄ１＞Ｂｍａｇ／Ｂｓ×Ｗ１−０．５×Ｗ２
を満たす回転電機。
【請求項６】
回転子と、
前記回転子の径方向について前記回転子に対して外側に設けられた固定子と
を備え、
前記回転子は、複数の磁石挿入孔から構成された磁石挿入孔群が形成された回転子鉄心と、前記磁石挿入孔群におけるそれぞれの前記磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石から構成された永久磁石群とを有し、
前記磁石挿入孔群は、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に並べて配置され、
前記永久磁石群によって、１つの磁極が形成され、
前記回転子鉄心の径方向外側面と前記磁石挿入孔群との間における前記回転子鉄心の部分には、前記回転子鉄心の径方向外側面から前記回転子の中心に向かって凸状に延びる磁気スリットが形成されており、
前記磁石挿入孔群は、３個以上の前記磁石挿入孔から構成されており、
前記磁石挿入孔群と前記磁気スリットとの間における前記回転子鉄心の部分には、第１ｑ軸磁路が形成され、
前記固定子は、先端部が前記回転子に対向し周方向について並べられた複数のティースを有する固定子鉄心を有し、
前記ティースの幅方向寸法をｄ４とし、
前記第１ｑ軸磁路における径方向外側部分である第１ｑ軸磁路出口部分の幅方向寸法をｄ１とした場合に、
ｄ４＜ｄ１
を満たす回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石が回転子鉄心に埋め込まれた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子と、径方向について固定子よりも内側に設けられた回転子とを備えた回転電機が知られている。回転子は、外周部に一対の磁石挿入孔が形成された回転子鉄心と、一対の磁石挿入孔に挿入された一対の永久磁石とを有している。一対の永久磁石は、径方向について外側に向かうにつれて周方向について互いに離れるようにＶ字形状に配置されている。固定子鉄心における一対の永久磁石の間の部分には、磁気スリットが形成されている。これにより、ｄ軸インダクタンスが減少する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０４９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一対の永久磁石によって１つの磁極が形成されている。その結果、回転電機のトルクが減少するという課題があった。【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、トルクを増大させることができる回転電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る回転電機は、回転子と、回転子の径方向について回転子に対して外側に設けられた固定子とを備え、回転子は、複数の磁石挿入孔から構成された磁石挿入孔群が形成された回転子鉄心と、磁石挿入孔群におけるそれぞれの磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石から構成された永久磁石群とを有し、磁石挿入孔群は、回転子鉄心の径方向外側面から回転子の中心に向かって凸状に並べて配置され、永久磁石群によって、１つの磁極が形成され、回転子鉄心の径方向外側面と磁石挿入孔群との間における回転子鉄心の部分には、中間部が両端部よりも回転子鉄心の径方向内側に配置されたＵ字形状に連続または断続して延びる磁気スリットが形成されており、磁石挿入孔群は、３個以上の磁石挿入孔から構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る回転電機によれば、磁石挿入孔群は、３個以上の磁石挿入孔から構成されている。これにより、回転電機のトルクを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す平面図である。
【図２】図１の回転子の要部を示す拡大図である。
【図３】図１の回転子の要部における磁束が通る経路を説明する図である。
【図４】図１の回転子の要部を示す拡大図である。
【図５】図１の回転子の要部の変形例を示す拡大図である
【図６】図５の回転子の変形例を示す拡大図である。
【図７】図６の回転子の変形例を示す拡大図である。
【図８】図５の回転子の変形例を示す拡大図である。
【図９】図２の磁石挿入孔群が４個の磁石挿入孔を有する場合の回転子の要部を示す平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る回転電機の要部を示す拡大図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る回転電機の要部を示す拡大図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る回転電機の要部を示す拡大図である。
【図１３】図１２の回転子の要部を示す拡大図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る回転電機の要部を示す平面図である。
【図１５】図１４のＡ部を示す拡大図である。
【図１６】実施の形態５に係る回転電機と比較するための比較例におけるティースを通る磁束を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態６に係る回転電機の要部を示す平面図である。
【図１８】図１７のＢ部を示す拡大図である。
【図１９】実施の形態６に係る回転電機と比較するための比較例におけるティースを通る磁束を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す平面図である。実施の形態１に係る回転電機は、円環形状に形成された固定子１と、固定子１に対向して設けられた回転子２とを備えている。固定子１は、回転子２の径方向について回転子２に対して外側に設けられている。以下、径方向とは、回転子２についての径方向とし、周方向とは、回転子２についての周方向とし、軸方向とは、回転子２についての軸方向とする。
【００１０】
固定子１は、固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に設けられた複数のコイル１２とを備えている。固定子鉄心１１は、円環形状に形成されたコアバック１１１と、コアバック１１１から径方向について内側に突出する複数のティース１１２とを有している。それぞれのティース１１２の先端部は、回転子２に対向している。複数のティース１１２は、周方向に等間隔に並べて配置されている。周方向に隣り合うそれぞれのティース１１２の間には、複数のスロット１１３が１個ずつ形成されている。コイル１２は、スロット１１３に配置されている。
【００１１】
回転子２は、円環形状の回転子鉄心２１と、回転子鉄心２１に埋め込まれた複数の永久磁石群２２とを備えている。回転子鉄心２１には、複数の磁石挿入孔群２３が周方向に等間隔に形成されている。
【００１２】
磁石挿入孔群２３は、３個の磁石挿入孔２３１から構成されている。永久磁石群２２は、磁石挿入孔群２３における３個の磁石挿入孔２３１のそれぞれに１個ずつ挿入された３個の永久磁石２２１から構成されている。１個の永久磁石群２２によって、回転子２における１つの磁極が形成されている。
【００１３】
図２は、図１の回転子２の要部を示す拡大図である。磁石挿入孔群２３は、回転子鉄心２１の径方向外側面から回転子２の中心に向かって凸状に並べて配置されている。言い換えれば、磁石挿入孔群２３は、軸方向に視た場合に、中間部が両端部よりも径方向内側に配置されたＵ字形状に一列に並べて配置されている。
【００１４】
磁石挿入孔群２３における３個の磁石挿入孔２３１のうちの２個の磁石挿入孔２３１は、軸方向に視た場合に、径方向について外側に向かうにつれて互いに離れるように配置されている。この２個の磁石挿入孔２３１のうちの一方を第１磁石挿入孔２３１ａとし、他方を第２磁石挿入孔２３１ｂとする。磁石挿入孔群２３における３個の磁石挿入孔２３１のうちの残りの１個の磁石挿入孔２３１は、第１磁石挿入孔２３１ａおよび第２磁石挿入孔２３１ｂのそれぞれの径方向内側端部の間に配置されている。この１個の磁石挿入孔２３１を第３磁石挿入孔２３１ｃとする。
【００１５】
第１磁石挿入孔２３１ａに挿入された永久磁石２２１を第１永久磁石２２１ａとする。第２磁石挿入孔２３１ｂに挿入された永久磁石２２１を第２永久磁石２２１ｂとする。第３磁石挿入孔２３１ｃに挿入された永久磁石２２１を第３永久磁石２２１ｃとする。
【００１６】
回転子鉄心２１の径方向外側面と磁石挿入孔群２３との間における回転子鉄心２１の部分には、回転子鉄心２１の径方向外側面から回転子２の中心に向かって凸状に延びる１本の磁気スリット２１１が形成されている。言い換えれば、回転子鉄心２１の径方向外側面と磁石挿入孔群２３との間における回転子鉄心２１の部分には、中間部が両端部よりも径方向内側に配置されたＵ字形状に延びる１本の磁気スリット２１１が形成されている。
【００１７】
図３は、図１の回転子２の要部における磁束が通る経路を説明する図である。磁石挿入孔群２３と磁気スリット２１１との間における回転子鉄心２１の部分には、第１リラクタンス磁束Φ１が通る。回転子鉄心２１における磁石挿入孔群２３よりも径方向内側の部分には、第２リラクタンス磁束Φ２が通る。磁石挿入孔群２３と磁気スリット２１１との間における回転子鉄心２１の部分と、回転子鉄心２１における磁石挿入孔群２３よりも径方向内側の部分との両方には、磁石磁束Φ３が通る。
【００１８】
磁石挿入孔群２３と磁気スリット２１１との間における回転子鉄心２１の部分には、第１ｑ軸磁路２１２が形成されている。第１ｑ軸磁路２１２における径方向外側部分である第１ｑ軸磁路出口部分２１３には、第１リラクタンス磁束Φ１と磁石磁束Φ３とが通る。
【００１９】
図２に示すように、永久磁石群２２によって形成された磁極の中心に隣り合う磁気スリット２１１の部分の幅方向寸法をｔ１とする。第１ｑ軸磁路出口部分２１３に隣り合う磁気スリット２１１の部分の幅方向寸法をｔ２とする。この場合に、下記の式（１）が満たされる。
【００２０】
ｔ１＞ｔ２      （１）
【００２１】
これにより、第３永久磁石２２１ｃを通る磁石磁束Φ３がｄ軸方向に向かって回転子鉄心２１から漏れることが抑制される。したがって、第１リラクタンス磁束Φ１が通る第１ｑ軸磁路２１２の磁気飽和が抑制される。
【００２２】
図４は、図１の回転子２の要部を示す拡大図である。第１ｑ軸磁路出口部分２１３の幅方向寸法をｄ１とする。永久磁石群２２によって形成された磁極の中心に隣り合う第１ｑ軸磁路２１２の部分である第１ｑ軸磁路中心部分２１４の幅方向寸法をｄ２とする。この場合に、下記の式（２）が満たされる。
【００２３】
ｄ１＞ｄ２      （２）
【００２４】
第１ｑ軸磁路出口部分２１３は、第１リラクタンス磁束φ１および磁石磁束φ３の両方が通る磁路となっている。一方、第１ｑ軸磁路中心部分２１４は、第１リラクタンス磁束φ１のみが通る磁路となっている。したがって、上記の式（２）を満たすことによって、第１ｑ軸磁路２１２の磁気飽和が全体に渡ってより平均化する。その結果、第１ｑ軸磁路２１２を有効に使用することができる。
【００２５】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る回転電機によれば、磁石挿入孔群２３は、３個の磁石挿入孔２３１から構成されている。したがって、永久磁石群２２は、３個の永久磁石２２１から構成される。これにより、永久磁石群が一対の永久磁石を有する従来の回転電機を比較して、回転電機のトルクを増大させることができる。
【００２６】
また、この回転電機は、ｔ１＞ｔ２を満たす。これにより、第３永久磁石２２１ｃを通る磁石磁束Φ３がｄ軸方向に向かって回転子鉄心２１から漏れることを抑制することができる。その結果、第１リラクタンス磁束Φ１が通る第１ｑ軸磁路２１２の磁気飽和を抑制することができる。
【００２７】
また、この回転電機は、ｄ１＞ｄ２を満たす。これにより、第１ｑ軸磁路２１２の磁気飽和を全体に渡ってより平均化することができる。その結果、第１ｑ軸磁路２１２を有効に使用することができる。
【００２８】
図５は、図１の回転子２の要部の変形例を示す拡大図である。回転子鉄心２１の径方向外側面と磁石挿入孔群２３との間における回転子鉄心２１の部分には、回転子鉄心２１の径方向外側面から回転子２の中心に向かって凸状にそれぞれが並んで延びる２本の磁気スリット２１１Ａが形成されてもよい。これにより、複数の磁気スリット２１１Ａの間における回転子鉄心２１の部分をリラクタンス磁束が通る磁路として使用することができる。
【００２９】
図６は、図５の回転子２の変形例を示す拡大図である。２本の磁気スリットのうちの径方向内側に配置された磁気スリット２１１Ｂは、回転子鉄心２１の径方向外側面から回転子２の中心に向かって凸状に断続して延びてもよい。図６では、２個の磁気スリット２１１Ｂが形成されている。２個の磁気スリット２１１Ｂの間における回転子鉄心２１の部分には、リブ２１５が形成される。これにより、回転電機の耐遠心強度を向上させることができる。
【００３０】
図７は、図６の回転子２の変形例を示す拡大図である。２本の磁気スリットのうちの径方向外側に配置された磁気スリット２１１Ｃは、磁気スリット２１１Ｂに並んで凸状に延びてなくてもよい。これにより、回転子２の質量を軽減させることができる。その結果、回転電機の耐遠心強度を向上させることができる。
【００３１】
図８は、図５の回転子２の変形例を示す拡大図である。２本の磁気スリット２１１Ａと磁石挿入孔群２３との間における回転子鉄心２１の部分には、回転子鉄心２１の径方向外側面から回転子２の中心に向かって凸状に断続して延びた磁気スリット２１１Ｂが形成されてもよい。これにより、回転子２の径方向外側面を通る高調波の磁束を低減させることができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態１では、磁石挿入孔群２３が３個の磁石挿入孔２３１を有する構成について説明した。しかしながら、磁石挿入孔群２３の数は、３個に限らず、３個以上であればよい。図９は、図２の磁石挿入孔群２３が４個の磁石挿入孔２３１を有する場合の回転子２の要部を示す平面図である。４個の磁石挿入孔２３１のそれぞれには、永久磁石２２１が１個ずつ挿入されている。
【００３３】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係る回転電機の要部を示す拡大図である。磁石挿入孔群２３と磁気スリット２１１との間における回転子鉄心２１の部分には、さらに、磁石挿入孔群２４が形成されている。磁石挿入孔群２４は、一対の磁石挿入孔２４１から構成されている。一対の磁石挿入孔２４１は、軸方向に視た場合に径方向について外側に向かうにつれて互いに離れるＶ字形状に形成されている。一対の磁石挿入孔２４１のそれぞれには、永久磁石２２１が１個ずつ挿入されている。
【００３４】
磁石挿入孔群２４と磁気スリット２１１との間における回転子鉄心２１の部分には、第１ｑ軸磁路２１２が形成されている。磁石挿入孔群２３と、磁石挿入孔群２３に対して周方向に隣り合う、図示しない他の磁石挿入孔群との間における回転子鉄心２１の部分には、第２ｑ軸磁路２１６が形成されている。磁石挿入孔群２３と磁石挿入孔群２４との間における回転子鉄心２１の部分は、第３ｑ軸磁路２１７が形成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３５】
以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る回転電機によれば、回転子鉄心２１には、磁石挿入孔群２３および磁石挿入孔群２４が形成されている。磁石挿入孔群２３の磁石挿入孔２３１および磁石挿入孔群２４の磁石挿入孔２４１のそれぞれには、永久磁石２２１が挿入されている。これにより、回転子鉄心２１におけるリラクタンス磁束が通るｑ軸磁路を確保するとともに、磁石磁束Φ３を増加させることができる。
【００３６】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係る回転電機の要部を示す拡大図である。磁石挿入孔群２３に対して周方向一方側に隣り合う他の磁石挿入孔群２３を第１隣接磁石挿入孔群２３Ａとする。磁石挿入孔群２３に対して周方向他方側に隣り合う他の磁石挿入孔群２３を第２隣接磁石挿入孔群２３Ｂとする。
【００３７】
磁石挿入孔群２３と第１隣接磁石挿入孔群２３Ａとの間における回転子鉄心２１の部分と、回転子鉄心２１における磁石挿入孔群２３よりも径方向内側の部分と、磁石挿入孔群２３と第２隣接磁石挿入孔群２３Ｂとの間における回転子鉄心２１の部分とに渡る部分には、第２ｑ軸磁路２１６が形成されている。第２ｑ軸磁路２１６における径方向外側部分である第２ｑ軸磁路出口部分２１８には、２つの第２リラクタンス磁束Φ２と１つの磁石磁束Φ３とが通る。
【００３８】
第２ｑ軸磁路出口部分２１８の幅方向寸法をｄ３とする。軸方向に視た場合の永久磁石２２１の磁化方向に対する垂直方向についての永久磁石２２１の寸法をＷ１とする。永久磁石２２１の磁束密度をＢｍａｇとする。回転子鉄心２１の磁化が飽和した場合の回転子鉄心２１の磁束密度である飽和磁束密度をＢｓとする。この場合に、下記の式（３）が満たされる。
【００３９】
ｄ３＞Ｂｍａｇ／Ｂｓ×Ｗ１      （３）
【００４０】
第２ｑ軸磁路出口部分２１８において磁気飽和を抑制するためには、少なくとも、磁石磁束Φ３のみで磁気飽和しないことが必要条件となる。永久磁石２２１の総磁束量は、Ｗ１×Ｂｍａｇと表される。永久磁石２２１を通る磁石磁束Φ３による第２ｑ軸磁路出口部分２１８の磁束密度は、Ｗ１×Ｂｍａｇ／ｄ３と表される。この値が回転子鉄心２１の飽和磁束密度Ｂｓよりも小さいことから、上記の式（３）が得られる。これにより、第２ｑ軸磁路出口部分２１８における磁気飽和が抑制される。その他の構成は、実施の形態１または実施の形態２と同様である。
【００４１】
以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る回転電機によれば、ｄ３＞Ｂｍａｇ／Ｂｓ×Ｗ１を満たす。これにより、第２ｑ軸磁路出口部分２１８における磁気飽和を抑制することができる。
【００４２】
実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４に係る回転電機の要部を示す拡大図である。第１ｑ軸磁路出口部分２１３には、第１永久磁石２２１ａを通る磁石磁束Φ３と、第２永久磁石２２１ｂを通る磁石磁束Φ３とが通る。
【００４３】
図１３は、図１２の回転子２の要部を示す拡大図である。互いに隣り合う磁石挿入孔２３１の間における回転子鉄心２１の部分には、磁石間磁路２１９が形成されている。磁石間磁路２１９の幅方向寸法をＷ２とする。第１ｑ軸磁路出口部分２１３の幅方向寸法をｄ１とする。軸方向に視た場合の永久磁石２２１の磁化方向に対する垂直方向についての永久磁石２２１の寸法をＷ１とする。この場合に、下記の式（４）が満たされる。
【００４４】
ｄ１＞Ｂｍａｇ／Ｂｓ×Ｗ１−０．５×Ｗ２      （４）
【００４５】
永久磁石２２１の総磁束量は、Ｗ１×Ｂｍａｇと表される。磁石間磁路２１９を通る漏れ磁束は、Ｗ２×Ｂｓと表される。したがって、第１ｑ軸磁路出口部分２１３を通る磁束は、Ｗ１×Ｂｍａｇ−０．５×Ｗ２×Ｂｓと表される。これにより、第１ｑ軸磁路出口部分２１３における磁束密度は、（Ｗ１×Ｂｍａｇ−０．５×Ｗ２×Ｂｓ）／ｄ１と表される。この値が回転子鉄心２１の飽和磁束密度Ｂｓよりも小さいことから、上記の式（４）が得られる。その他の構成は、実施の形態１から実施の形態３までの何れかと同様である。
【００４６】
以上説明したように、この発明の実施の形態４に係る回転電機によれば、ｄ１＞Ｂｍａｇ／Ｂｓ×Ｗ１−０．５×Ｗ２を満たす。これにより、第１ｑ軸磁路出口部分２１３の磁気飽和が抑制される。したがって、ｑ軸インダクタンスの低下を抑制することができる。これにより、ｑ軸インダクタンスを増加させることができる。その結果、リラクタンストルクを増加させることができる。
【００４７】
実施の形態５．
図１４は、この発明の実施の形態５に係る回転電機の要部を示す平面図である。図１５は、図１４のＡ部を示す拡大図である。第１ｑ軸磁路出口部分２１３の幅方向寸法をｄ１とする。ティース１１２における最も幅方向寸法が小さい部分の幅方向寸法をｄ４とする。この場合に、下記の式（５）を満たす。
【００４８】
ｄ４＜ｄ１      （５）
【００４９】
その他の構成は、実施の形態１から実施の形態４までの何れかと同様である。
【００５０】
上記の式（５）を満たす回転電機では、電機子磁束ΦＡおよび磁石磁束Φ３による第１ｑ軸磁路出口部分２１３における磁気飽和が抑制される。図１６は、実施の形態５に係る回転電機と比較するための比較例におけるティース１１２を通る磁束を示す図である。ｄ４≧ｄ１を満たす回転電機では、電機子磁束ΦＡおよび磁石磁束Φ３による第１ｑ軸磁路出口部分２１３における磁気飽和が生じる。これにより、回転子鉄心２１における磁気抵抗が増加する。
【００５１】
以上説明したように、この発明の実施の形態５に係る回転電機によれば、ｄ４＜ｄ１を満たす。これにより、電機子磁束ΦＡおよび磁石磁束Φ３による第１ｑ軸磁路出口部分２１３における磁気飽和を抑制することができる。その結果、回転子鉄心２１の磁気抵抗の増加を抑制することができる。
【００５２】
実施の形態６．
図１７は、この発明の実施の形態６に係る回転電機の要部を示す平面図である。図１８は、図１７のＢ部を示す拡大図である。ティース１１２における最も幅方向寸法が小さい部分の幅方向寸法をｄ４とする。ティース１１２における最も幅方向寸法が小さい部分に対して周方向に隣り合うスロット１１３の部分の幅方向寸法をＷ３とする。寸法ｄ４と寸法Ｗ３とを合わせた長さを１スロットピッチの長さとする。
【００５３】
第１ｑ軸磁路出口部分２１３に対して周方向に隣り合う磁気スリット２１１の部分の幅方向寸法をＷ４とする。第１ｑ軸磁路出口部分２１３の幅方向寸法をｄ１とする。この場合に、下記の式（６）を満たす。
【００５４】
ｄ１＋Ｗ４＜ｄ４＋Ｗ３      （６）
【００５５】
その他の構成は、実施の形態１から実施の形態５までの何れかと同様である。
【００５６】
図１９は、実施の形態６に係る回転電機と比較するための比較例におけるティースを通る磁束を示す図である。図１９では、ｄ１＋Ｗ４＞ｄ４＋Ｗ３を満たす回転電機が示されている。この場合に、電機子磁束ΦＡは、回転子鉄心２１における周方向について磁気スリット２１１の一方に隣り合う部分にのみ通ることができる。これにより、回転子鉄心２１における磁気抵抗が低下する。したがって、回転電機のリラクタンストルクが低下する。
【００５７】
以上説明したように、この発明実施の形態６に係る回転電機によれば、ｄ１＋Ｗ４＜ｄ４＋Ｗ３を満たす。これにより、回転子鉄心２１における磁気抵抗の低下を抑制することができる。その結果、回転電機のリラクタンストルクの低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  固定子、２  回転子、１１  固定子鉄心、１２  コイル、２１  回転子鉄心、２２  永久磁石群、２３  磁石挿入孔群、２３Ａ  第１隣接磁石挿入孔群、２３Ｂ  第２隣接磁石挿入孔群、２４  磁石挿入孔群、１１１  コアバック、１１２  ティース、１１３  スロット、２１１、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃ  磁気スリット、２１２  第１ｑ軸磁路、２１３  第１ｑ軸磁路出口部分、２１４  第１ｑ軸磁路中心部分、２１５  リブ、２１６  第２ｑ軸磁路、２１７  第３ｑ軸磁路、２１８  第２ｑ軸磁路出口部分、２１９  磁石間磁路、２２１  永久磁石、２２１ａ  第１永久磁石、２２１ｂ  第２永久磁石、２２１ｃ  第３永久磁石、２３１  磁石挿入孔、２３１ａ  第１磁石挿入孔、２３１ｂ  第２磁石挿入孔、２３１ｃ  第３磁石挿入孔、２４１  磁石挿入孔。
【要約】
トルクを増大させることができる回転電機を得る。この回転電機は、回転子と、固定子とを備え、回転子は、複数の磁石挿入孔から構成された磁石挿入孔群が形成された回転子鉄心と、磁石挿入孔群におけるそれぞれの磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石から構成された永久磁石群とを有し、磁石挿入孔群は、回転子鉄心の径方向外側面から回転子の中心に向かって凸状に並べて配置され、永久磁石群によって、１つの磁極が形成され、回転子鉄心の径方向外側面と磁石挿入孔群との間における回転子鉄心の部分には、回転子鉄心の径方向外側面から回転子の中心に向かって凸状に延びる磁気スリットが形成されており、磁石挿入孔群は、３個以上の磁石挿入孔から構成されている。【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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