(57)【要約】【課題】  永久磁石の表面または裏面の適切な位置に凹凸部を設けて、永久磁石電動機の回転時のトルクむらの低減を図る。【解決手段】  固定子鉄心１０１ｃに設けられた複数のティース１０１ｂに複数のコイル１１０が巻回され、当該コイル１１０に電流を流すことにより回転磁界を発生する固定子１０１と、回転子鉄心１５２に極性（Ｎ極、Ｓ極）が円周方向において交互に切換わる永久磁石１５３が設けられるとともに、固定子１０１と同心でかつ若干の空隙を介して配置された回転子１５１とを備え、永久磁石１５３の円周方向に等間隔でかつ磁極の切換り部を含むように主凹部１５４を設け、主凹部１５４の間に少なくとも１箇所以上に補助凹部１５５を設け、回転軸方向に垂直な断面において、主凹部１５４の両端部間の周長が補助凹部１５５の両端部間の周長よりも大きくなるように形成されている。【選択図】        図１
2005328588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に設けられた複数のティースに複数のコイルが巻回され、当該コイルに電流を流すことにより回転磁界を発生する固定子と、回転子鉄心に極性が円周方向において交互に切換わる永久磁石が設けられ、上記固定子と同心でかつ若干の空隙を介して配置された回転子とを備え、
上記永久磁石が発生する起磁力分布波形から第ｎ次高調波（ｎは１以上の整数）を除去した波形形状と略相似な形状を、上記永久磁石の厚みに反映させ、
上記永久磁石の円周方向に等間隔でかつ磁極の切換り部を含む凹部を主凹部、上記主凹部の間に設けられた凹部を補助凹部とし、
上記主凹部の磁極の切換り部付近を平坦化したことを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】
固定子鉄心に設けられた複数のティースに複数のコイルが巻回され、当該コイルに電流を流すことにより回転磁界を発生する固定子と、回転子鉄心に極性が円周方向において交互に切換わる永久磁石が設けられ、上記固定子と同心でかつ若干の空隙を介して配置された回転子とを備え、
上記永久磁石の円周方向に等間隔でかつ磁極の切換り部を含むように設けられた主凹部と、上記主凹部の間に少なくとも１箇所以上設けられた補助凹部とを有し、
回転軸方向に垂直な断面において、上記主凹部の両端部間の周長が上記補助凹部の両端部間の周長よりも大きくなるように形成された永久磁石電動機。
【請求項３】
回転子の磁極数を２ｐ（ｐは１以上の整数）とするとき、回転軸方向に垂直な断面における上記永久磁石の補助凹部の両端部間の中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に｛９０（４ｋ＋１）｝／｛ｐ（２ｍ＋１）｝（ｍは２以上のある整数、ｋは１以上ｍ−１以下を満たす全ての整数）度の位置近傍にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の永久磁石電動機。
【請求項４】
回転軸方向に垂直な断面において、上記永久磁石の隣接する凹部間にある円筒面（凸部）の周方向中心が、主凹部両端部間の中心から周方向に｛９０（４ｌ−１）｝／｛ｐ（２ｍ＋１）｝（ｍは２以上のある整数、ｌは１以上ｍ以下を満たす全ての整数）度の位置近傍にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の永久磁石電動機。
【請求項５】
回転子の磁極数を２ｐ（ｐは１以上の整数）とするとき、回転軸方向に垂直な断面における上記永久磁石の補助凹部の両端部間の中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に９０／ｐ度の位置近傍にあるとともに、上記永久磁石の隣接する凹部間にある円筒面（凸部）の周方向中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に５４／ｐ度、１２６／ｐ度の位置近傍にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の永久磁石電動機。
【請求項６】
回転子の磁極数を２ｐ（ｐは１以上の整数）とするとき、回転軸方向に垂直な断面における上記永久磁石の補助凹部の両端部間の中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に４５０／（７ｐ）度、８１０／（７ｐ）度の位置近傍にあり、上記永久磁石の隣接する凹部間にある円筒面（凸部）の周方向中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に２７０／（７ｐ）度、９０／ｐ度、９９０／（７ｐ）度の位置近傍にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の永久磁石電動機。
【請求項７】
回転軸方向に垂直な断面において、上記永久磁石の内外周表面間の厚さをｔ、各凹部の両端部間の中心における外周面からの深さをｄとするとき、ｄ≦２ｔ／（２ｍ＋１）を満たすことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の永久磁石電動機。
【請求項８】
回転軸方向に垂直な断面において、上記永久磁石の凸部の両端部と回転軸とのなす角が１８０／｛ｐ（２ｍ＋１）｝度以上であることを特徴とする請求項７に記載の永久磁石電動機。
【請求項９】
回転軸方向に垂直な断面において、上記永久磁石の内外周表面間の厚さをｔ、各凹部の両端部間の中心における外周面からの深さをｄとするとき、ｄ≦２ｔ／５を満たし、上記永久磁石の凸部の両端部と回転軸とのなす角が３６／ｐ度以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の永久磁石電動機。
【請求項１０】
回転軸方向に垂直な断面において、上記永久磁石の内外周表面間の厚さをｔ、各凹部の両端部間の中心における外周面からの深さをｄとするとき、ｄ≦２ｔ／７を満たし、上記永久磁石の凸部の両端部と回転軸とのなす角が１８０／（７ｐ）度以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の永久磁石電動機。
【請求項１１】
上記永久磁石に、機械角３６０／｛ｐ（２ｒ＋１）｝（ｒは１以上かつｍでない整数）度の回転子スキューまたは固定子スキューを施したことを特徴とする請求項３または請求項４記載の永久磁石電動機。
【請求項１２】
上記永久磁石を回転軸方向にｑ等分（ｑは１以上の整数）した位置にてｑ群に分け、隣接する群に対し周方向に機械角３６０／｛ｐｑ（２ｓ＋１）｝（ｓは１以上かつｍでない整数）度ずつ一定の向きで階段状にずらせて配置したことを特徴とする請求項３または請求項４記載の永久磁石電動機。
【請求項１３】
上記永久磁石に、機械角３６０／（７ｐ）度の回転子スキューまたは固定子スキューを施したことを特徴とする請求項５または請求項９に記載の永久磁石電動機。
【請求項１４】
上記永久磁石を回転軸方向にｑ等分（ｑは１以上の整数）した位置にてｑ群に分け、隣接する群に対し周方向に機械角３６０／（７ｐｑ）度ずつ一定の向きで階段状にずらせて配置したことを特徴とする請求項５または請求項９に記載の永久磁石電動機。
【請求項１５】
上記永久磁石に、機械角７２／ｐ度の回転子スキューまたは固定子スキューを施したことを特徴とする請求項６または請求項１０に記載の永久磁石電動機。
【請求項１６】
上記永久磁石を回転軸方向にｑ等分（ｑは１以上の整数）した位置にてｑ群に分け、隣接する群に対し周方向に機械角７２／ｐｑ度ずつ一定の向きで階段状にずらせて配置したことを特徴とする請求項６または請求項１０に記載の永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、界磁用永久磁石を備えた永久磁石電動機の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石電動機のトルクむらの要因の一つとして、界磁用永久磁石の起磁力分布波形に含まれる高調波成分を挙げることができる。そして、この高調波成分を低減することが、トルクむらの低減に大きく寄与する。
【０００３】
従来技術として、固定子鉄心に複数相の固定子コイルを巻回した固定子と、この固定子と同心で且つ若干の空隙部分を介して配置された回転子鉄心に界磁用永久磁石を連続して交互に着磁極がＮ極、Ｓ極となるように略円弧状に配置した回転子を備え、固定子コイルに順次通電させることにより回転子を回転駆動させる永久磁石形モータにおいて、永久磁石の空隙部と反対側の面に、永久磁石の着磁極の境界と一致させて、着磁極数のｎ倍（ｎは１以上の整数）の凹部を等間隔に設けることにより、永久磁石の着磁面に発生する磁束密度波形のｎ次高調波を除去しようとするものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０８２８９号公報（課題を解決するための手段）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の永久磁石形モータの凹部の設け方では、起磁力高調波との位相関係が適切でないため、トルクむら低減の効果が少なかった。つまり、永久磁石の磁力分布波形に実際に含まれる第ｎ次高調波は、その零点が着磁極の境界と一致しているため、上述の特許文献１では、凹部により重畳される第ｎ次高調波の位相が９０度ずれてしまい、トルクむら低減の効果が薄くなる。
【０００６】
この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、永久磁石の表面または裏面の適切な位置に凹凸部を設けて、永久磁石電動機の回転時のトルクむらの低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る永久磁石電動機は、固定子鉄心に設けられた複数のティースに複数のコイルが巻回され、当該コイルに電流を流すことにより回転磁界を発生する固定子と、回転子鉄心に極性が円周方向において交互に切換わる永久磁石が設けられ、固定子と同心でかつ若干の空隙を介して配置された回転子とを備え、永久磁石が発生する起磁力分布波形から第ｎ次高調波（ｎは１以上の整数）を除去した波形形状と略相似な形状を、永久磁石の厚みに反映させるとともに、永久磁石の円周方向に等間隔でかつ磁極の切換り部を含む凹部を主凹部、上記主凹部の間に設けられた凹部を補助凹部とし、主凹部の磁極の切換り部付近を平坦化したことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明に係る永久磁石電動機は、固定子鉄心に設けられた複数のティースに複数のコイルが巻回され、当該コイルに電流を流すことにより回転磁界を発生する固定子と、回転子鉄心に極性が円周方向において交互に切換わる永久磁石が設けられ、固定子と同心でかつ若干の空隙を介して配置された回転子とを備え、永久磁石の円周方向に等間隔でかつ磁極の切換り部を含むように設けられた主凹部と、主凹部の間に少なくとも１箇所以上設けられた補助凹部とを有し、回転軸方向に垂直な断面において、主凹部の両端部間の周長が補助凹部の両端部間の周長よりも大きくなるように形成したことを特徴とする。特に、回転子の磁極数を２ｐ（ｐは１以上の整数）とするとき、回転軸方向に垂直な断面において、補助凹部両端間の中心を、主凹部両端間の中心から周方向に｛９０（４ｋ＋１）｝／｛ｐ（２ｍ＋１）｝（ｍは２以上のある整数、ｋは１以上ｍ−１以下を満たす全ての整数）度の位置近傍に配置するか、もしくは、回転軸方向に垂直な断面において、隣接する凹部間にある円筒面（凸部）の周方向中心を、主凹部両端部間の中心から周方向に｛９０（４ｌ−１）｝／｛Ｐ（２ｍ＋１）｝（ｌは１以上ｍ以下を満たす全ての整数）度の位置近傍に配置する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る永久磁石電動機によれば、界磁用の永久磁石の起磁力分布波形に含まれる高調波成分（特に第（２ｍ＋１）次高調波）を低減することができ、さらにトルクむらを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための図であり、具体的には永久磁石電動機の界磁用永久磁石の存在する位置で且つ回転軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。
【００１２】
図において、固定子１０１は、略円筒状のバックヨーク１０１ａと、このバックヨーク１０１ａから径方向に延びる複数のティース１０１ｂとから構成される固定子鉄心１０１ｃを備え、上記複数のティース１０１ｂに複数のコイル１１０を巻回している。そして、固定子コイル１１０に、複数相の電流を流すことにより回転磁界を発生することができる。回転子１５１は、略円筒状の回転子鉄心１５２と、この回転子鉄心１５２の外側表面に極性（Ｎ極、Ｓ極）が周方向に交互になるよう配置した界磁用永久磁石１５３を備えている。また、回転子１５１は、固定子１０１との間に若干の空隙を持ちつつ固定子１０１と同軸に配設されている。
【００１３】
本実施の形態では、界磁用永久磁石１５３の円筒面の周方向に等間隔に配設されかつ磁極の切換り部を含むように設けられた主凹部１５４と、各主凹部１５４の間に１箇所以上設けられた補助凹部１５５を備えている。さらに、回転軸方向に垂直な断面において、主凹部１５４の両端間の周長が補助凹部１５５の両端間の周長より長くなるように構成されている。これらの凹部は起磁力高調波を効果的に低減させるために存在する。
【００１４】
一般に、図２に示すように、回転子鉄心２０２に対してリング状磁石または複数のセグメント磁石２０１をリング状に組み立てた回転子において、磁石２０１の周方向に関する起磁力分布は図３のように矩形波ないし台形波状となっており、基本波以外に奇数次の高調波成分を含有している。これらの高調波成分は限られた磁石厚にて大きな基本波成分を得られることに寄与するが、一方でトルクむらの要因となることがよく知られている。
【００１５】
高調波成分を低減させるための周知な手法として、図４のような永久磁石４０１及び回転子鉄心４０２を備えた構造において、磁極の切換り部分の磁石４０１の肉厚を少なくする手法がある。しかし、この手法を用いて十分なトルクむら低減の効果を得ようとすれば、肉厚を少なくする部分が周方向および径方向ともに広範囲に渡ってしまう。その結果、定格トルクを得るのに必要な起磁力の基本波成分まで低下してしまい、さらには磁石の強度が低下して工作性も悪化する。したがって、トルクむらの主要因となる次数の高調波のみを選択的に低減し、トルクむらに比較的影響度の少ない次数の高調波は温存したほうがよいと考えられる。
【００１６】
特定の次数の高調波を選択的に低減させる手段として、上述の特許文献１の［発明の実施の形態］に記載のように、界磁用永久磁石の空隙側の表面もしくは鉄心側の表面に磁極数のｎ倍（ｎは１以上の整数）の凹部を着磁極の境界と一致させて等間隔に設けることがある。この手段により、界磁用永久磁石の起磁力分布波形には第ｎ次高調波が重畳されるが、図２のような円筒状の界磁用永久磁石の起磁力高調波に含まれる第ｎ次高調波とは位相が９０度ずれているため、第ｎ次高調波低減の効果は薄い。従って、凹部の適切な位置と大きさを再検討する必要がある。
【００１７】
まず、凹部の適切な位置に関して検討を加える。図２のような円筒状の界磁用永久磁石２０１の有する起磁力分布波形を、簡単のため矩形波と仮定すれば図５の実線の様になる。今、低減させたい高調波の次数をｎ＝５とすると、矩形波から第５次高調波を除去した波形は図５の破線の様になる。従って、この破線の形状を磁石の厚みに反映させることにより、起磁力の第５次高調波を低減することができる。ところが実際に、図５の破線の凹部の位置に基づいて界磁用永久磁石表面に凹部を設けると、図６に示すように、永久磁石６０１の磁極の切換り部分付近に２つの凹部が隣接し、且つその間に鋭い凸部６０３を有する形状が表れる。磁石材料が焼結材料である場合、このような尖端形状は欠けやすく、欠けた磁石片がエアギャップ等に挟まり大きなトルクむらを生じるなどの不都合が生じるので望ましくない。
【００１８】
一方、磁極の切換り部付近からでる磁束は、固定子側に到達せず、隣接した磁極に直接流れてしまう。つまり磁極の切換り部付近においては、磁石厚に対して得られる有効な起磁力が小さくなると言える。このため、図７に示すように、図６の鋭い凸部６０３を切り落とした形状としても、切り落とさない場合に比較して基本波、高調波への実質的な影響は少ない。更に、上述のような欠け磁石によるトルクむらを予防することができ、さらに磁石の体積も減るので製造コストも削減できる。
【００１９】
図８は、図６の理論上理想的な磁石形状から凸部６０３を切り取ったときの磁石厚分布を示す。図において、８０１は磁極の切換り部に設けた第１の凹部、８０２は第１の凹部８０１間に設けられた第２の凹部であるが、それぞれの凹部の両端部間の距離を比較すると、第１の凹部８０１の方が第２の凹部８０２より必然的に大きくなる。つまり、実際に界磁用永久磁石に凹部を設ける際にも、磁極の切換り部付近の第１の凹部両端部間の周長は、第２の凹部両端部間の周長より大きくとる必要がある。このようにして設けた磁極の切換り部付近の第１の凹部が図１の主凹部１５４であり、磁極の切換り部の間の第２の凹部が図１の補助凹部１５５である。
【００２０】
以上、第５次高調波（ｎ＝５）の低減に関して述べたが、第７次高調波（ｎ＝７）を低減するための凹部の様子を図９に示す。第５次高調波（ｎ＝５）のときは、図１に示すように、主凹部１５４および補助凹部１５５を含めた隣合う凹部間の距離（凹部両端部間の中心同士の距離）は等間隔であったが、第７次高調波（ｎ＝７）のときは、主凹部９０４および補助凹部９０５を含めた隣合う凹部間の距離が不等間隔となることがわかる。
【００２１】
そこで、凹凸部の周方向に関する位置を一般化する。まず、界磁用永久磁石の磁極数を２ｐ（ｐは１以上の整数）とする。界磁用永久磁石を回転軸方向に垂直な断面で見たとき、主凹部は周方向に関し等間隔となり、その周方向中央部には磁極の切換り部分が存在する。主凹部同士の間には補助凹部が存在し、主凹部両端部間の周長は補助凹部両端部間の周長より大きい。補助凹部両端部間の中心は、磁極の切替り部から周方向に｛９０（４ｋ＋１）｝／｛ｐ（２ｍ＋１）｝（ｍは２以上のある整数、ｋは１以上ｍ−１以下を満たす全ての整数）度の位置近傍となる。さらに、主凹部、補助凹部を含む隣接する凹部間にある凸部の周方向の中心が、主凹部両端部間の中心から周方向に｛９０（４ｌ−１）｝／｛ｐ（２ｍ＋１）｝（ｌは１以上ｍ以下を満たす全ての整数）度の位置近傍とすると、界磁用永久磁石形状の周期性が増し、起磁力高調波の低減量が大きくなる。
【００２２】
特に、第５次高調波を除去するためには、回転子の磁極数を２ｐ（ｐは１以上の整数）とするとき、回転軸方向に垂直な断面における界磁用永久磁石の補助凹部の両端部間の中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に９０／ｐ度の位置近傍にあるとともに、界磁用永久磁石の隣接する凹部間にある円筒面（凸部）の周方向中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に５４／ｐ度、１２６／ｐ度の位置近傍にあることが望ましい。
【００２３】
また、第７次高調波を除去するためには、回転子の磁極数を２ｐ（ｐは１以上の整数）とするとき、回転軸方向に垂直な断面における界磁用永久磁石の補助凹部の両端部間の中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に４５０／（７ｐ）度、８１０／（７ｐ）度の位置近傍にあり、界磁用永久磁石の隣接する凹部間にある円筒面（凸部）の周方向中心が、主凹部の両端部間の中心から周方向に２７０／（７ｐ）度、９０／ｐ度、９９０／（７ｐ）度の位置近傍にあることが望ましい。
【００２４】
なお、上記説明では凹凸部を、界磁用永久磁石の空隙側の表面に設けた例を示したが、図１０に示すように、界磁用永久磁石１００１の主凹部１００４、補助凹部１００５を鉄心１００２側の表面に設けても同様の効果が得られる。
【００２５】
次に、凹部の適切な大きさに関して検討を加える。本発明においては、界磁用永久磁石の円周方向に凹部を設けることにより、矩形波状起磁力に含まれる第ｎ次高調波に対して、その逆位相の高調波を重畳させキャンセルさせることが重要である。しかし、凹部の深さが大きすぎると、余分な逆位相の高調波が重畳されるので、逆に第ｎ次高調波を増大させる結果となりかねず、さらに凹部の形状によっては起磁力基本波の減少も著しくなる。したがって、凹部の深さは第ｎ次高調波を低減させるのに適当な深さで抑えておく必要がある。
【００２６】
今、低減したい高調波の次数をｎ＝２ｍ＋１とし、凹部形状が周方向に関し矩形である場合を考える。図１１のように、円筒状の永久磁石１１０１の凹部の深さをｄとし、円筒内外周の表面間の距離（凸部での磁石厚み）をｔとする。外側円筒面の半径をＲとすると、凸部両端部と回転軸とのなす角が１８０／（ｐ（２ｍ＋１））度である場合が、凹部作成による逆位相の第ｎ次高調波重畳の効果が大きい。このときｄを増加させていった場合、フーリエ級数の公式から、ｄ＝２ｔ／（２ｍ＋１）のとき、第ｎ（＝２ｍ＋１）次高調波が過不足なくキャンセルされる。従って、余分な第ｎ次高調波を重畳させないためには、凹部の深さは少なくともｄ≦２ｔ／（２ｍ＋１）で抑えておく必要がある。凹部の形状が矩形でない場合でも、最深部が凹部両端間中心にくると考え、この深さをｄをすれば、少なくとも上記の条件を満たすとき、余分な高調波を重畳してしまうことはない。また、凸部両端部と回転軸とのなす角が１８０／（ｐ（２ｍ＋１））度から外れるにつれ、第ｎ次高調波低減効果が薄くなる。この場合は余分な第ｎ次高調波を重畳する心配はないが、凸部両端部と回転軸とのなす角が減少するにつれ基本波自体が減少する。従って、凸部両端部と回転軸とのなす角は１８０／（ｐ（２ｍ＋１））度以上であることが望ましい。
【００２７】
特に、第５次高調波を除去するためには、回転軸方向に垂直な断面において、界磁用永久磁石の円筒内外周の表面間の厚さをｔ、各凹部の両端部間の中心における円筒外周面からの深さをｄとするとき、ｄ≦２ｔ／５を満たし、界磁用永久磁石の凸部の両端部と回転軸とのなす角が３６／ｐ度以上であることが望ましい。
【００２８】
また、第７次高調波を除去するためには、回転軸方向に垂直な断面において、界磁用永久磁石の円筒内外周の表面間の厚さをｔ、各凹部の両端部間の中心における円筒外周面からの深さをｄとするとき、ｄ≦２ｔ／７を満たし、界磁用永久磁石の凸部の両端部と回転軸とのなす角が１８０／（７ｐ）度以上であることが望ましい。
【００２９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、凹凸部を設けることにより永久磁石の起磁力の第（２ｍ＋１）次高調波を低減する手法を示したが、本実施の形態では、実施の形態１の凹凸部に加え、永久磁石に対して所定の直線スキューあるいはこれに相当する階段状のスキューを設け、トルクむらのさらなる低減を図るものである。
【００３０】
まず、図１２に示すように、永久磁石１２０１に対して、機械角３６０／｛ｐ（２ｒ＋１）｝（ｒは１以上かつｍでない整数）度の回転子スキューまたは固定子スキューを施す。永久磁石１２０１に設けられた主凹部１２０４、補助凹部１２０５は実施の形態１で説明したものと同様であり、本実施の形態の場合、これら主凹部１２０４、補助凹部１２０５もスキューが施されることになる。これにより、第（２ｒ＋１）次高調波によるトルクむらへの影響がキャンセルされるため、トルクむらのさらなる低減が実現できる。
【００３１】
特に、第５次高調波を低減するために実施の形態１の凹凸部を形成した場合、機械角３６０／（７ｐ）度の回転子スキューまたは固定子スキューを施すことにより、第７次高調波も有効に低減することができる。
【００３２】
また、第７次高調波を低減するために実施の形態１の凹凸部を形成した場合、機械角７２／ｐ度の回転子スキューまたは固定子スキューを施すことにより、第５次高調波も有効に低減することができる。
【００３３】
また、図１３に示すように、界磁用永久磁石１３０１を回転軸方向にｑ等分（ｑは１以上の整数）した位置にてｑ群に分け、隣接する群に対し周方向に機械角３６０／｛ｐｑ（２ｓ＋１）｝（ｓは１以上かつｍでない整数）度ずつ一定の向きで階段状にずらせて配置する。これにより、第（２ｓ＋１）次高調波によるトルクむらへの影響がキャンセルされるため、トルクむらのさらなる低減が実現できる。
【００３４】
特に、第５次高調波を低減するために実施の形態１の凹凸部を形成した場合、界磁用永久磁石を回転軸方向にｑ等分（ｑは１以上の整数）した位置にてｑ群に分け、隣接する群に対し周方向に機械角３６０／（７ｐｑ）度ずつ一定の向きで階段状にずらせて配置することにより、第７次高調波も有効に低減することができる。
【００３５】
また、第７次高調波を低減するために実施の形態１の凹凸部を形成した場合、界磁用永久磁石を回転軸方向にｑ等分（ｑは１以上の整数）した位置にてｑ群に分け、隣接する群に対し周方向に機械角７２／ｐｑ度ずつ一定の向きで階段状にずらせて配置することにより、第５次高調波も有効に低減することができる。
【００３６】
実施の形態３．
上記実施の形態では、永久磁石を備えた回転子が固定子の内側にあるインナーロータ型の永久磁石電動機について説明したが、永久磁石を備えた回転子が固定子の外側にあるアウターロータ型の永久磁石電動機に、実施の形態１で説明した凹凸部、実施の形態２で説明したスキューを適用しても良い。
【００３７】
図１４はこの発明の実施の形態３による永久磁石電動機を説明するための図である。図において、固定子１４０１は、バックヨーク１４０１ａと、このバックヨーク１４０１ａから径方向に延びる複数のティース１４０１ｂとから構成され、上記複数のティース１４０１ｂに複数のコイル１４１０を巻回している。そして、固定子コイル１４１０に、複数相の電流を流すことにより回転磁界を発生することができる。回転子１４５１は、略円筒状の回転子鉄心１４５２と、この回転子鉄心１４５２の内側表面に極性（Ｎ極、Ｓ極）が周方向に交互になるよう配置した界磁用永久磁石１４５３を備えている。また、回転子１４５１は、固定子１４０１との間に若干の空隙を持ちつつ固定子１４０１と同軸に配設されている。
【００３８】
そして、界磁用永久磁石１４５３の円筒面の周方向に等間隔に配設されかつ磁極の切換り部を含むように設けられた主凹部１４５４と、各主凹部１５４の間に１箇所以上設けられた補助凹部１４５５を備えている。これら、主凹部１４５４、補助凹部１４５５の構成および配置は、実施の形態１で説明したものと同様である。また、図示はしないが、実施の形態２で説明したスキューを施しても良い。
【００３９】
以上、永久磁石を備えた回転子が固定子の外側にあるアウターロータ型の永久磁石電動機においても、実施の形態１、２と同様に、界磁用永久磁石の起磁力分布波形に含まれる高調波成分（特に第（２ｍ＋１）次高調波）を低減することができ、電動機のトルクむらを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図３】図２の永久磁石の起磁力分布波形を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための起磁力分布波形を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための理想的な磁石構造を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による永久磁石電動機を説明するための回転子構造を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態３による永久磁石電動機を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  固定子、１１０  固定子コイル、１０１ｃ  固定子鉄心、１５１  回転子、
１５２，４０２，６０２，１１０２，１２０２，１３０２  回転子鉄心、
１５３，２０１，４０１，６０１，１１０１，１２０１，１３０１  永久磁石、
１５４，９０４，１２０４，１３０４  主凹部、
１５５，９０５，１２０５，１３０５  補助凹部。
【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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