(57)【要約】【課題】永久磁石の使用量を維持しつつも、永久磁石を構成する永久磁石片の数を抑えて、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行うことにより、減磁防止対策が施されたＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータを提供すること。【解決手段】永久磁石を構成する各永久磁石片の各々において、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一となるように、すなわち、一点鎖線に示すように、永久磁石の幅方向Ｘのどの位置でも、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失の上昇率が一定になるように、永久磁石を構成する各永久磁石片の各々の幅を決定する。【選択図】　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＰＭモータのロータに埋め込まれた複数の永久磁石の各々を、同一の高さを持つ複数の永久磁石片を列設することにより構成する際に、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々の幅を決定するＩＰＭモータの磁石分割方法であって、
前記ロータの反回転方向に進むにつれて短くなるように、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々の幅を決定すること、を特徴とするＩＰＭモータの磁石分割方法。
【請求項２】
請求項１に記載するＩＰＭモータの磁石分割方法であって、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々で弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一又は殆ど均一となるように、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々の幅を決定すること、を特徴とするＩＰＭモータの磁石分割方法。
【請求項３】
ロータと、前記ロータに埋め込まれた複数の永久磁石と、を有し、同一の高さを持つ複数の永久磁石片が列設されることにより前記永久磁石の各々が構成されたＩＰＭモータにおいて、
前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々の幅は、前記ロータの反回転方向に進むにつれて短くなること、を特徴とするＩＰＭモータ。
【請求項４】
請求項３に記載するＩＰＭモータであって、
前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々では、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一又は殆ど均一であること、を特徴とするＩＰＭモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータ内に永久磁石を埋め込んだタイプのモータ（以下、「ＩＰＭモータ」という）及び、ロータ内に埋め込まれる永久磁石を分割するためのＩＰＭモータの磁石分割方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、従来のＩＰＭモータの概要について説明する。図７に、ＩＰＭモータの平面図を示す。図７に示すように、従来のＩＰＭモータ１０１は、ステータ１１１やロータ１２１などを有している。この点、ステータ１１１は、周設された複数のティース１１２と、これらのティース１１２にそれぞれ巻かれたコイル１１３などから構成される。一方、ロータ１２１は、図８に示すように、シャフト穴１２２及び複数の永久磁石挿入孔１２３が設けられた鉄心１２４を備えている。そして、それぞれの永久磁石挿入孔１２３には、高さ・幅・奥行きがいずれも等しい４個の永久磁石片１２５を一組にした、希土類の永久磁石１２６が嵌装されている。
【０００３】
すなわち、永久磁石１２６は、一体化されたものではなく、４個の永久磁石片１２５を一組にしたものを使用している。従って、各永久磁石片１２５の表面積は、一体化された永久磁石１２６と比べて小さくなる。そのため、各永久磁石片１２５の電気抵抗を、一体化された永久磁石１２６と比べて大きくすることができる。よって、図１０に示すように、高調波磁束による渦電流１２７が流れにくくなり、４個の永久磁石片１２５の総和をとっても、一体化された永久磁石１２６と比べ、渦電流１２７が小さくなるので、渦電流１２７による損失を低減することができる。その結果、永久磁石１２６における発熱を抑えることができるので、永久磁石１２６の減磁を抑制したり、ＩＰＭモータ１０１の高出力化に貢献することができる（例えば、特開平１１−２５２８３３号公報、特開平６−７０５２０号公報、特開２０００−２２８８３８号公報、特開平１１−４５５５号公報参照）。
【０００４】
一方、従来のＩＰＭモータ１０１においては、回転数をより高くするために、弱め磁束制御が行われることが多い。ここで、弱め磁束制御について概説すると、まず、ロータ１２１の回転数は、ロータ１２１の回転にともない発生する起電力である発電機成分（誘起電圧）とロータ１２１を回転させるモータ成分（電源電圧）とが互いに均衡し、これ以上、ＩＰＭモータ１０１を回転させるためのトルクが出せなくなったところで回転数の限界に達する。そこで、弱め磁束制御では、ロータ１２１から出てくる磁束をステータ１１１のコイル１１３からの磁束で抑えることにより、発電機成分の働きを弱め、この弱め磁束を加えない場合よりも高い回転数を得ている。
【０００５】
もっとも、この弱め磁束制御を行った場合、ロータ１２１に埋め込んである永久磁石１２６に対して、その磁力を抑える磁束が作用するため、あまり強い磁束を加えると、永久磁石１２６そのものが磁力を失う減磁が発生するおそれがある。特に、ロータ１２１の回転方向の後側部分の永久磁石１２６は、上述した弱め磁束制御の悪影響を最も強く受ける。そこで、ロータ１２１に埋め込んである永久磁石１２６を、ロータ１２１の回転方向に対して後側の方を前側より厚くすれば、ロータ１２１の回転方向に対して後側へ進むにつれてパーミアンス係数が高くなるので、効率的に、永久磁石１２６の減磁を防止することができる（例えば、特開２０００−２７８９００号公報参照）。
【０００６】
さらに、この点を詳細に説明すると、図９に示すように、ステータ１１１からの磁束１３１は、永久磁石１２６に対して不均一に作用する。そのため、永久磁石１２６を構成する４個の永久磁石片１２５においては、ロータ１２１の回転方向の前側よりも後側の方で、その磁束変動１３２が大きく、かかる磁束変動１３２による渦電流損失も大きくなることから、上述した弱め磁束制御の悪影響を最も強く受けることになる。しかも、弱め磁束制御が行われている際は、ロータ１２１の回転数が高いので、渦電流損失そのものの値も大きい。そこで、永久磁石１２６を構成する４個の永久磁石片１２５において、ロータ１２１の回転方向に対して後側の方のものを前側のものより厚くすれば、ロータ１２１の回転方向に対して後側へ進むにつれてパーミアンス係数が高くなるので、磁束変動１３２の激しい箇所の永久磁石片１２５の渦電流損失を低減でき、効率的に、永久磁石１２６の減磁を防止することができる。
尚、図９では、ティース１１２にそれぞれ巻かれたコイル１１３は省略してある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、永久磁石１２６を構成する４個の永久磁石片１２５において、ロータ１２１の回転方向に対して後側の方のものを前側のものより厚くすることは、永久磁石１２６の使用量の増大となり、高コストにつながることになる。
【０００８】
一方、各永久磁石片１２５の幅を単純に相等しく小さくして、永久磁石１２６を構成する永久磁石片１２５の数を４個から大きく増加させれば、各永久磁石片１２５の表面積はいずれも小さくなり、ロータ１２１の回転方向の後側・前側にかかわらず各永久磁石片１２５の電気抵抗も大きく増加するので、磁束変動１３２の激しい箇所の永久磁石片１２５の渦電流損失を低減でき、永久磁石１２６の減磁を防止することができる。
【０００９】
しかしながら、永久磁石片の１２５として使用される希土類磁石は、焼結して製作されるために寸法精度に限界があり、積み重ねていくと寸法誤差が大きくなることから、永久磁石１２６を構成する永久磁石片１２５の数は少なく抑えたい要請がある。この点、各永久磁石片１２５の幅を単純に相等しく小さくするのは、磁束変動１３２の激しい箇所の永久磁石片１２５の渦電流損失を低減させるためであるが、そのために、磁束変動１３２の激しい箇所以外の永久磁石片１２５の幅も一律に小さくなり、永久磁石１２６を構成する永久磁石片１２５の数が大きく増加することになるので、上述した要請に反することになる。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、永久磁石の使用量を維持しつつも、永久磁石を構成する永久磁石片の数を抑えて、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行うことにより、減磁防止対策が施されたＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、ＩＰＭモータのロータに埋め込まれた複数の永久磁石の各々を、同一の高さを持つ複数の永久磁石片を列設することにより構成する際に、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々の幅を決定するＩＰＭモータの磁石分割方法であって、前記ロータの反回転方向に進むにつれて短くなるように、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々の幅を決定すること、を特徴としている。
【００１２】
このような特徴を有する本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法は、ＩＰＭモータのロータに埋め込まれた複数の永久磁石の各々を、同一の高さを持つ複数の永久磁石片を列設することにより構成する際に、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を決定するものであるが、このとき、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなるように、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を決定している。従って、ＩＰＭモータのロータに埋め込まれた永久磁石の各々では、ロータの回転方向に対して後側へ進むにつれて、各永久磁石片の高さ×幅の値を小さくでき、そのため、ロータの回転方向に対して後側へ進むにつれて、各永久磁石片の電気抵抗が大きくなるので、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片の渦電流損失を低減でき、効率的に、永久磁石の減磁を防止することができる。
【００１３】
一方、本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法とは異なるものであって、ロータの回転方向の前側・後側にかかわらず、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を相等しく小さくすることにより、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片の渦電流損失を低減させるＩＰＭモータの磁石分割方法では、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の全ての幅は、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所（ロータの回転方向に対して最も後側）の永久磁石片の幅に相等しい。この点、本発明のＩＰＭモータの分割方法では、ロータの回転方向に対して後側から前側へ進むにつれて、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅が長くなるので、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を相等しく小さくするＩＰＭモータの磁石分割方法と比べると、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の数を少なくすることができる。
【００１４】
すなわち、本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法は、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなるように決定することより、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片の渦電流損失を低減でき、さらに、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の数を少なくすることができる。従って、本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法は、永久磁石の使用量を維持しつつも、永久磁石を構成する永久磁石片の数を抑えて、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行うことにより、減磁防止対策が施されたＩＰＭモータの磁石分割方法と言える。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載するＩＰＭモータの磁石分割方法であって、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々で弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一又は殆ど均一となるように、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々の幅を決定すること、を特徴としている。
【００１６】
このような特徴を有する本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法では、ＩＰＭモータのロータに埋め込まれた複数の永久磁石の各々を、同一の高さを持つ複数の永久磁石片を列設することにより構成する際に、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を決定するものであるが、このとき、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々において、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一となるように、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を決定している。
【００１７】
ここで、決定された永久磁石片の各々の幅の総和が設計上の永久磁石の幅と一致する場合には、決定された永久磁石片の各々の幅を変更することはないけれども、決定された永久磁石片の各々の幅の総和が設計上の永久磁石の幅と一致しない場合には、設計上のＩＰＭモータの性能を確保する観点から、決定された永久磁石片の各々の幅を増減させて、設計上の永久磁石の幅と一致させる。従って、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々においては、決定された永久磁石片の各々の幅の総和が設計上の永久磁石の幅と一致する場合には、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失は、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所（ロータの回転方向に対して最も後側）の永久磁石片において低減された後の値で均一となり、決定された永久磁石片の各々の幅の総和が設計上の永久磁石の幅と一致しない場合には、各永久磁石片の幅を増減させて調整した結果、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失は、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所（ロータの回転方向に対して最も後側）の永久磁石片において低減された後のも値で殆ど均一となる。
【００１８】
すなわち、本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法では、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなるように決定するに当たり、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々で弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一又は殆ど均一となるようにしており、弱め磁束制御の際に永久磁石に作用する磁束の変動の不均一性を考慮して、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を決定しているので、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行う観点から、永久磁石の一つを構成する永久磁石片を最適な数に抑えることができる。
【００１９】
また、請求項３に係る発明は、ロータと、前記ロータに埋め込まれた複数の永久磁石と、を有し、同一の高さを持つ複数の永久磁石片が列設されることにより前記永久磁石の各々が構成されたＩＰＭモータにおいて、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々の幅は、前記ロータの反回転方向に進むにつれて短くなること、を特徴としている。
【００２０】
このような特徴を有する本発明のＩＰＭモータでは、ロータに埋め込まれた複数の永久磁石の各々が、同一の高さを持つ複数の永久磁石片を列設することにより構成されており、この点、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅が、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなる。従って、ＩＰＭモータのロータに埋め込まれた永久磁石の各々では、ロータの回転方向に対して後側へ進むにつれて、各永久磁石片の高さ×幅の値を小さくでき、そのため、ロータの回転方向に対して後側へ進むにつれて、各永久磁石片の電気抵抗が大きくなるので、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片の渦電流損失を低減でき、効率的に、永久磁石の減磁を防止することができる。
【００２１】
一方、本発明のＩＰＭモータとは異なるものであって、ロータの回転方向の前側・後側にかかわらず、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を相等しく小さくすることにより、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片の渦電流損失を低減させたＩＰＭモータでは、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の全ての幅は、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所（ロータの回転方向に対して最も後側）の永久磁石片の幅に相等しい。この点、本発明のＩＰＭモータでは、ロータの回転方向に対して後側から前側へ進むにつれて、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅が長くなるので、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を相等しく小さくしたＩＰＭモータと比べると、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の数を少なくすることができる。
【００２２】
すなわち、本発明のＩＰＭモータは、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅が、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなることにより、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片の渦電流損失を低減でき、さらに、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の数を少なくすることができる。従って、本発明のＩＰＭモータは、永久磁石の使用量を維持しつつも、永久磁石を構成する永久磁石片の数を抑えて、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行うことにより、減磁防止対策が施されたＩＰＭモータと言える。
【００２３】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載するＩＰＭモータであって、前記永久磁石の一つを構成する前記永久磁石片の各々では、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一又は殆ど均一であること、を特徴としている。
【００２４】
すなわち、本発明のＩＰＭモータでは、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅が、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなっており、しかも、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々で弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一又は殆ど均一であり、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅は、弱め磁束制御の際に永久磁石に作用する磁束の変動の不均一性を考慮したものとなっているので、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行う観点から、永久磁石の一つを構成する永久磁石片を最適な数に抑えたものとなっている。
【００２５】
尚、請求項４に係る発明において、「均一」と「殆ど均一」との差異は、請求項２に係る発明と同様である。
【００２６】
また、請求項１〜請求項４の発明において、「ロータの反回転方向に進むにつれて短くなる」とは、全ての永久磁石片の幅が等しくなければ、隣接する永久磁石片の幅が等しい場合があってもよい。
【００２７】
また、請求項１〜請求項４の発明において、「複数の永久磁石片が列設」とは、複数の永久磁石片が連ねて設けられることをいい、その態様としては、直線状だけでなく、例えば、曲線状などもある。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。先ず、第１実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法とＩＰＭモータを合わせて説明する。第１実施の形態におけるＩＰＭモータは、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１（図７及び図８参照）において、永久磁石１２６（４個の永久磁石片１２５を一組として構成されたもの）を除いて同じである。従って、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００２９】
すなわち、第１実施の形態におけるＩＰＭモータ１０１では、永久磁石１２６（４個の永久磁石片１２５を一組として構成されたもの）に代えて、図２及び図３に示すように、高さＨ・奥行きＤがいずれも等しい４個の永久磁石片１１，１２，１３，１４を一組にした、希土類の永久磁石１５が使用されている。ただし、永久磁石１５の幅は、従来技術の欄で述べた永久磁石１２６の幅と等しいものの、第１実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法では、４個の永久磁石片１１，１２，１３，１４の幅を、永久磁石片１１の幅Ｗ１１，永久磁石片１２の幅Ｗ１２，永久磁石片１３の幅Ｗ１３，永久磁石片１４の幅Ｗ１４の順で短くなるように決定している。
【００３０】
従って、４個の永久磁石片１１，１２，１３，１４の表面積は、永久磁石片１１，永久磁石片１２，永久磁石片１３，永久磁石片１４の順で小さくなっていく。そのため、永久磁石片１１，永久磁石片１２，永久磁石片１３，永久磁石片１４の順で、電気抵抗を大きくすることができる。よって、図３に示すように、高調波磁束による渦電流２１，２２，２３，２４については、永久磁石片１１，永久磁石片１２，永久磁石片１３，永久磁石片１４の順で流れにくくなる。
【００３１】
一方、弱め磁束制御時には、図２に示すように、ステータ１１１からの磁束１３１が、永久磁石１５に対して不均一に作用する。そのため、永久磁石１５を構成する４個の永久磁石片１１，１２，１３，１４においては、ロータ１２１の回転方向の前側よりも後側の方で、その磁束変動１３２が大きい。もっとも、永久磁石１５を構成する４個の永久磁石片１１，１２，１３，１４においては、ロータ１２１の回転方向に対して後側の方のものが前側のものよりもその幅が短く、永久磁石片１１，永久磁石片１２，永久磁石片１３，永久磁石片１４の順で、電気抵抗が大きいので、磁束変動１３２の激しい箇所の永久磁石片１２，１３，１４の渦電流損失を低減でき、効率的に、永久磁石１５の減磁を防止することができる。
尚、図２では、ティース１１２にそれぞれ巻かれたコイル１１３は省略してある。
【００３２】
以上詳細に説明したように、第１実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１では、ＩＰＭモータ１０１のロータ１２１に埋め込まれた複数の永久磁石１５の各々を、同一の高さＨを持つ複数の永久磁石片１１，１２，１３，１４を列設することにより構成するとともに、永久磁石１５の一つを構成する永久磁石片１１，１２，１３，１４の各々の幅Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ１４を、ロータ１２１の反回転方向に進むにつれて短くなるように決定している。従って、ＩＰＭモータ１０１のロータ１２１に埋め込まれた永久磁石１５の各々では、ロータ１２１の回転方向に対して後側へ進むにつれて、各永久磁石片１１，１２，１３，１４の高さＨ×幅Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ１４の値を小さくでき、そのため、ロータ１２１の回転方向に対して後側へ進むにつれて、各永久磁石片１１，１２，１３，１４の電気抵抗が大きくなるので、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動１３２の激しい箇所の永久磁石片１２，１３，１４の渦電流損失を低減でき、効率的に、永久磁石１５の減磁を防止することができる。
【００３３】
一方、第１実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１とは異なるものであって、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１（図７及び図８参照）において、ロータ１２１の回転方向の前側・後側にかかわらず、永久磁石１２６の一つを構成する永久磁石片１２５の各々の幅を相等しく小さくすることにより、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片１２５の渦電流損失を低減させるＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１がある。この場合は、永久磁石１２６の一つを構成する永久磁石片１２５の全ての幅は、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所（ロータ１２１の回転方向に対して最も後側）の永久磁石片１２５の幅に相等しい。
【００３４】
この点、第１実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１では、ロータ１２１の回転方向に対して後側から前側へ進むにつれて、永久磁石１５の一つを構成する永久磁石片１４，１３，１２，１１の各々の幅Ｗ１４，Ｗ１３，Ｗ１２，Ｗ１１が長くなるので、永久磁石１２６の一つを構成する永久磁石片１２５の各々の幅を相等しく小さくするＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１と比べると、永久磁石１５の一つを構成する永久磁石片１１，１２，１３，１４の数を少なくすることができる。
【００３５】
すなわち、第１実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１は、永久磁石１５の一つを構成する永久磁石片１１，１２，１３，１４の各々の幅Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ１４を、ロータ１２１の反回転方向に進むにつれて短くなるようにしており、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動１３２の激しい箇所の永久磁石片１２，１３，１４の渦電流損失を低減でき、さらに、永久磁石１５の一つを構成する永久磁石片１１，１２，１３，１４の数も少ない。従って、第１実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１は、永久磁石１５の使用量を維持しつつも、永久磁石１５を構成する永久磁石片１１，１２，１３，１４の数を抑えて、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行うことにより、減磁防止対策が施されたＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１と言える。
【００３６】
次に、第２実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法とＩＰＭモータを合わせて説明する。第２実施の形態におけるＩＰＭモータは、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１（図７及び図８参照）において、永久磁石１２６（４個の永久磁石片１２５を一組として構成されたもの）を除いて同じである。従って、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００３７】
すなわち、第２実施の形態におけるＩＰＭモータ１０１では、永久磁石１２６（４個の永久磁石片１２５を一組として構成されたもの）に代えて、図１に示すように、６個の永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６を一組にした、希土類の永久磁石３７が使用されている。この点、６個の永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６においては、第１実施の形態におけるＩＰＭモータ１０１と同様にして、高さＨ・奥行きＤがいずれも等しい。また、幅も、第１実施の形態におけるＩＰＭモータ１０１と同様にして、ロータ１２１の反回転方向に進むにつれて短い。
【００３８】
ただし、第２実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法では、永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々において、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一となるように、６個の永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の幅を決定している。そこで、第２実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法について具体的に説明する。
【００３９】
すなわち、永久磁石３７で発生する渦電流損失Ｗｌｏｓｓは、一般に、以下の式（１）で表すことができる。
Ｗｌｏｓｓ＝α×Ｂｐ−ｐ＾２×ｆ＾２　…　（１）
ここで、「α」は定数であり、「Ｂｐ−ｐ」は磁束密度変動幅であり、「ｆ」は電気周波数である。
そして、ここでは、ｆ＝一定であるので、上述した式（１）を、以下の式（２）で表すことができる。
Ｗｌｏｓｓ＝β×∫Ｂ（Ｘ）＾２×ｄｘ　…　（２）
ここで、「β」は定数である。また、「Ｘ」は、図１に示すように、永久磁石３７の幅方向である。
【００４０】
図５に、永久磁石３７における磁束密度変動幅Ｂｐ−ｐの実測値を示す。また、図５では、永久磁石３７の幅方向Ｘである横軸の左側がロータ１２１の回転方向にあたり、右側がロータ１２１の反回転方向にあたる。そして、永久磁石３７における磁束密度変動幅Ｂｐ−ｐの実測値と、上述した式（１），（２）より、永久磁石３７が一体化されたものである場合の渦電流損失Ｗｌｏｓｓを求めて、その上昇率を図５の二点差線で示した。また、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１（図７及び図８参照）のように、永久磁石１２６（４個の永久磁石片１２５を一組として構成されたもの）を永久磁石３７として使用した場合の渦電流損失Ｗｌｏｓｓを、同様に求めて、その上昇率を図５の点線で示した。
【００４１】
図５に示すように、永久磁石３７における渦電流損失Ｗｌｏｓｓの上昇率は、ロータ１２１の反回転方向にあたる図５の横軸の右側に進むにつれて大きくなるが、一体化された永久磁石３７よりも、４個に等分割された永久磁石３７を使用すれば、ロータ１２１の反回転方向にあたる図５の横軸の右側に進むにつれて小さくなることがわかる。
【００４２】
そこで、永久磁石３７を等分割した数ｎと、その永久磁石３７における渦電流損失の低減量Ｗｇとの関係を実験で求めたところ、以下の式（３）の近似式で表すことができた。
Ｗｇ＝１００×（１−γ＾（θ×ｎ））　…　式（３）
ここで、「γ」，「θ」は定数である。
【００４３】
また、上述した式（３）より、永久磁石３７を等分割した数ｎと、その永久磁石３７における渦電流損失の低減率との関係を求め、図４に示した。図４によれば、例えば、永久磁石３７を２個に等分割した際の１個の永久磁石片の渦電流損失Ｗｌｏｓｓは、一体化された永久磁石３７での渦電流損失Ｗｌｏｓｓの約４０％であることがわかる。また、永久磁石３７を３個に等分割した際の１個の永久磁石片の渦電流損失Ｗｌｏｓｓは、一体化された永久磁石３７での渦電流損失Ｗｌｏｓｓの約６０％であることがわかる。
【００４４】
また、永久磁石３７を１０個に等分割した際の１個の永久磁石片の渦電流損失Ｗｌｏｓｓは、一体化された永久磁石３７での渦電流損失Ｗｌｏｓｓの約９０％であることがわかる。また、永久磁石３７を１１個に等分割した際の１個の永久磁石片の渦電流損失Ｗｌｏｓｓも、一体化された永久磁石３７での渦電流損失Ｗｌｏｓｓの約９０％であることがわかる。従って、ここでは、永久磁石３７を１１個以上に等分割しても、その１個の永久磁石片の渦電流損失Ｗｌｏｓｓは、永久磁石３７を１０個に等分割した際の１個の永久磁石片の渦電流損失Ｗｌｏｓｓと変わらない。
【００４５】
そして、第２実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法では、永久磁石３７を構成する各永久磁石片の各々において、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一となるように、すなわち、図６の一点鎖線に示すように、永久磁石３７の幅方向Ｘのどの位置でも、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失の上昇率が一定になるように、永久磁石３７を構成する各永久磁石片の各々の幅を決定している。
【００４６】
従って、永久磁石３７の幅方向Ｘの位置ａでは、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約４０％にあたり、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約６０％を低減させる必要があるので、図４により、永久磁石３７を３個の等分割したものにあたる永久磁石３１を使用する。
また、永久磁石３７の幅方向Ｘの位置ｂでは、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約２０％にあたり、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約８０％を低減させる必要があるので、図４により、永久磁石３７を６個の等分割したものにあたる永久磁石３２を使用する。
【００４７】
また、永久磁石３７の幅方向Ｘの位置ｃでは、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約１５％にあたり、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約８５％を低減させる必要があるので、図４により、永久磁石３７を８個の等分割したものにあたる永久磁石３３を使用する。また、永久磁石３７の幅方向Ｘの位置ｄでは、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約１０％にあたり、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約９０％を低減させる必要があるので、図４により、永久磁石３７を１０個の等分割したものにあたる永久磁石３４を使用する。
【００４８】
また、永久磁石３７の幅方向Ｘの位置ｅでは、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約１０％にあたり、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約９０％を低減させる必要があるので、図４により、永久磁石３７を１０個の等分割したものにあたる永久磁石３５を使用する。
また、永久磁石３７の幅方向Ｘの位置ｆでは、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約１０％にあたり、一体化された永久磁石３７の渦電流損失Ｗｌｏｓｓ（二点差線）の約９０％を低減させる必要があるので、図４により、永久磁石３７を１０個の等分割したものにあたる永久磁石３６を使用する。
【００４９】
但し、このとき、６個の永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の幅の合計値が、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１の永久磁石１２６の幅と一致しない場合には、６個の永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６を一組にした永久磁石３７をロータ１２１の永久磁石挿入孔１２３に嵌装できなくなるので（図８参照）、６個の永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各幅を増減させて、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１の永久磁石１２６の幅と一致させる。もっとも、６個の永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各幅は、ロータ１２１の反回転方向に進むにつれて、すなわち、永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の順で短くする。
【００５０】
以上詳細に説明したように、第２実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１では、ＩＰＭモータ１０１のロータ１２１に埋め込まれた複数の永久磁石３７の各々を、同一の高さＨを持つ複数の永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６を列設することにより構成するとともに、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅を、ロータ１２１の反回転方向に進むにつれて短くなるように決定するが、このとき、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々において、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失Ｗｌｏｓｓが均一となるように、図４及び図６を用いて、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅を決定している。
【００５１】
ここで、決定された永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅の総和が、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１の永久磁石１２６の幅と一致する場合には、決定された永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅を変更することはない。しかし、決定された永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅の総和が、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１の永久磁石１２６の幅と一致しない場合には、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１と同様の性能を確保する観点から、決定された永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅を増減させて、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１の永久磁石１２６の幅と一致させる。
【００５２】
従って、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々においては、決定された永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅の総和が、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１の永久磁石１２６の幅と一致する場合には、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失Ｗｌｏｓｓは、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動１３２の激しい箇所（ロータ１２１の回転方向に対して最も後側）の永久磁石片３６において低減された後の値で均一となり（図６の一点鎖線）、決定された永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅の総和が、従来技術の欄で述べたＩＰＭモータ１０１の永久磁石１２６の幅と一致しない場合には、各永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の幅を増減させて調整した結果、弱め磁束制御時に発生する渦電流損失Ｗｌｏｓｓは、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動１３２の激しい箇所（ロータの回転方向に対して最も後側）の永久磁石片３６において低減された後の値で殆ど均一となる（図６の一点鎖線の前後）。
【００５３】
すなわち、第２実施の形態におけるＩＰＭモータの磁石分割方法及びＩＰＭモータ１０１では、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅を、ロータ１２１の反回転方向に進むにつれて短くなるように決定するに当たり、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々で弱め磁束制御時に発生する渦電流損失Ｗｌｏｓｓが均一又は殆ど均一となるようにしており（図６参照）、弱め磁束制御の際に永久磁石３７に作用する磁束１３１の変動の不均一性を考慮して（図２及び図９参照）、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６の各々の幅を決定しているので、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失Ｗｌｏｓｓの抑制を効率的に行う観点から、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６を最適な数に抑えることができる。
【００５４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、永久磁石１５の一つを構成する永久磁石片１１，１２，１３，１４が直線状に列設されており（図２参照）、また、永久磁石３７の一つを構成する永久磁石片３１，３２，３３，３４，３５，３６が直線状に列設されているが（図１参照）、曲線状に列設されているものであっても、本発明を適用することは可能である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法は、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなるように決定することより、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片の渦電流損失を低減でき、さらに、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の数を少なくすることができる。従って、本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法は、永久磁石の使用量を維持しつつも、永久磁石を構成する永久磁石片の数を抑えて、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行うことにより、減磁防止対策が施されたＩＰＭモータの磁石分割方法と言える。
【００５６】
また、本発明のＩＰＭモータの磁石分割方法では、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなるように決定するに当たり、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々で弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一又は殆ど均一となるようにしており、弱め磁束制御の際に永久磁石に作用する磁束の変動の不均一性を考慮して、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅を決定しているので、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行う観点から、永久磁石の一つを構成する永久磁石片を最適な数に抑えることができる。
【００５７】
また、本発明のＩＰＭモータは、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅が、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなることにより、弱め磁束制御の際に発生する磁束変動の激しい箇所の永久磁石片の渦電流損失を低減でき、さらに、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の数を少なくすることができる。従って、本発明のＩＰＭモータは、永久磁石の使用量を維持しつつも、永久磁石を構成する永久磁石片の数を抑えて、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行うことにより、減磁防止対策が施されたＩＰＭモータと言える。
【００５８】
また、本発明のＩＰＭモータでは、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅が、ロータの反回転方向に進むにつれて短くなっており、しかも、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々で弱め磁束制御時に発生する渦電流損失が均一又は殆ど均一であり、永久磁石の一つを構成する永久磁石片の各々の幅は、弱め磁束制御の際に永久磁石に作用する磁束の変動の不均一性を考慮したものとなっているので、弱め磁束制御の際に発生する渦電流損失の抑制を効率的に行う観点から、永久磁石の一つを構成する永久磁石片を最適な数に抑えたものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第２実施形態によるＩＰＭモータにおいて、６個の永久磁石片を一組にした永久磁石を示した概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＩＰＭモータにおいて、４個の永久磁石片を一組にした永久磁石に対し、弱め磁束制御の際に発生するステータからの磁束が不均一に作用することを示した概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるＩＰＭモータにおいて、４個の永久磁石片を一組にした永久磁石に流れる渦電流を示した概念図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるＩＰＭモータの磁石分割方法において、永久磁石を等分割した数と、その永久磁石における渦電流損失の低減率との関係を示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるＩＰＭモータの磁石分割方法において、永久磁石における磁束密度変動幅の実測値と、永久磁石が一体化されたものである場合の渦電流損失、永久磁石が等分割されたものである場合の渦電流損失を示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるＩＰＭモータの磁石分割方法において、永久磁石における磁束密度変動幅の実測値と、永久磁石が一体化されたものである場合の渦電流損失、永久磁石が最適分割されたものである場合の渦電流損失を示した図である。
【図７】従来技術のＩＰＭモータの平面図である。
【図８】従来技術のＩＰＭモータにおいて、ロータの斜視図である。
【図９】従来技術のＩＰＭモータにおいて、４個の永久磁石片を一組にした永久磁石に対し、弱め磁束制御の際に発生するステータからの磁束が不均一に作用することを示した概念図である。
【図１０】
従来技術のＩＰＭモータにおいて、４個の永久磁石片を一組にした永久磁石に流れる渦電流を示した概念図である。
【符号の説明】
１５，３７　永久磁石
１１〜１４，３１〜３６　永久磁石片
２１〜２４　渦電流損失
１０１　ＩＰＭモータ
１２１　ロータ
Ｈ　永久磁石片の高さ
Ｗ１１〜Ｗ１４　永久磁石片の幅
【図１】
2004096868.tif 000003
【図２】
2004096868.tif 000004
【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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