(57)【要約】【課題】回転子内の１つの貫通孔に３つの永久磁石を埋め込むことにより減磁耐力を向上させる構造であっても、耐遠心力性能を確保しつつ、漏れ磁束の減少を防止し、出力トルクを向上させることが可能な永久磁石式回転機を提供する。【解決手段】回転子の円周方向に、あらかじめ定めた間隔で、長手方向が該円周方向に沿ったほぼ矩形の断面形状に穿設した、複数の貫通孔７それぞれの中央部には、エネルギー積が大きい材質の１個の第１の永久磁石１を埋め込み、さらに、第１の永久磁石１の両端部に接して、保磁力が大きい材質の２個の第２の永久磁石を埋め込む。さらに、貫通孔７の長手方向の両端部には、あらかじめ定めた長さの空隙部８を形成するとともに、回転子の中心と、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に位置する回転子の外縁に切り欠き部となる溝部３を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線を有する固定子と、円周方向にあらかじめ定めた間隔で穿設した複数の貫通孔それぞれに永久磁石を埋め込んだ回転子とからなる永久磁石回転機であって、前記回転子の構造として、前記貫通孔が、長手方向が前記回転子の円周方向に沿った矩形の断面形状の孔であり、前記貫通孔それぞれに埋め込まれる前記永久磁石は、第１の永久磁石１個と、該第１の永久磁石よりも保磁力が大きい材質の第２の永久磁石２個とからなり、前記第１の永久磁石が前記貫通孔の長手方向中央部に嵌入固定され、前記第２の永久磁石が前記貫通孔の長手方向の前記第１の永久磁石の両端部に接する位置に嵌入固定された永久磁石式回転機において、前記回転子の中心と、隣り合う２つの前記貫通孔間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線上に位置する前記回転子の外縁に切り欠き部となる溝部を形成していることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石式回転機において、前記回転子の外縁に形成された前記溝部の断面形状が、前記極間中心線上に頂点を有し、該極間中心線に対して左右対称な多角形状であることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石式回転機において、断面が多角形状の前記溝部が、前記極間中心線上に形成される前記溝部の頂点を挟む２つの辺を、直線ではなく、凸部が前記回転子の外縁側に向いた円弧形状とした変形多角形状の断面形状であることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項４】
請求項１に記載の永久磁石式回転機において、前記回転子の外縁に形成された前記溝部の断面形状が、前記極間中心線上に頂点を有し、該極間中心線に対して左右対称な三角形状であることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記回転子の外縁に形成された前記溝部の断面形状を、前記極間中心線上に形成される前記溝部の頂点を挟む２つの辺を接線または外接円弧とする円弧により該２つの辺を接続した形状とすることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記極間中心線上に形成される前記溝部の頂点を挟む２つの辺が、該溝部の近傍に位置する２つの前記空隙部それぞれの前記回転子の外縁側に面する辺と平行な関係に形成されることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項７】
請求項１に記載の永久磁石式回転機において、前記極間中心線上に形成される前記溝部の頂点を挟む２つの辺を、該極間中心線上に中心を有し、凸部が前記回転子の中心側に向いた逆円弧形状の１つの円弧からなる辺によって形成することを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記回転子の外縁に形成された前記溝部の断面の開口幅が、該溝部の近傍に位置する２つの前記空隙部それぞれの前記第２の永久磁石と接する辺を、前記回転子の外縁まで延長した２つの外縁上の位置の間隔と等しいことを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記回転子の外縁に形成された前記溝部の断面の開口幅が、該溝部の近傍に位置する２つの前記第２の永久磁石それぞれの前記第１の永久磁石と接する辺を、前記回転子の外縁まで延長した２つの外縁上の位置の間隔と等しいことを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記回転子の外縁に形成された前記溝部の断面の開口幅が、該溝部の近傍に位置する２つの前記第２の永久磁石それぞれの前記第１の永久磁石と接する辺を、前記回転子の外縁まで延長した２つの外縁上の位置の間隔よりも大きいことを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１１】
固定子巻線を有する固定子と、円周方向にあらかじめ定めた間隔で穿設した複数の貫通孔それぞれに永久磁石を埋め込んだ回転子とからなる永久磁石式回転機であって、前記回転子の構造として、前記貫通孔が、長手方向が前記回転子の円周方向に沿った矩形の断面形状の孔であり、前記貫通孔それぞれに埋め込まれる前記永久磁石は、第１の永久磁石１個と、該第１の永久磁石よりも保磁力が大きい材質の第２の永久磁石２個とからなり、前記第１の永久磁石が前記貫通孔の長手方向中央部に嵌入固定され、前記第２の永久磁石が前記貫通孔の長手方向の前記第１の永久磁石の両端部に接する位置に嵌入固定された永久磁石式回転機において、前記回転子の中心と、隣り合う２つの前記貫通孔間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線上に位置する前記回転子の外縁の位置の両側に、該回転子の円周方向に沿ってあらかじめ定めた幅の外縁をそのまま残し、残した該外縁の両側に切り欠き部となる２つの溝部を形成していることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の永久磁石式回転機において、２つの前記溝部それぞれの断面形状が、前記極間中心線に対して左右対称な形状を有する多角形状であることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の永久磁石式回転機において、２つの前記溝部それぞれの断面形状を、前記溝部の前記回転子の中心側に面する辺と該辺と交差する前記回転子の径方向の辺とを接線とする円弧により互いの前記辺同士を接続した形状とすることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、２つの前記溝部それぞれについて、前記溝部の前記回転子の中心側に面する辺が、該溝部の近傍に位置する２つの前記空隙部それぞれの前記回転子の外縁側に面する辺と平行な関係に形成されることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１５】
固定子巻線を有する固定子と、円周方向にあらかじめ定めた間隔で穿設した複数の貫通孔それぞれに永久磁石を埋め込んだ回転子とからなる永久磁石式回転機であって、前記回転子の構造として、前記貫通孔が、長手方向が前記回転子の円周方向に沿った矩形の断面形状の孔であり、前記貫通孔それぞれに埋め込まれる前記永久磁石は、第１の永久磁石１個と、該第１の永久磁石よりも保磁力が大きい材質の第２の永久磁石２個とからなり、前記第１の永久磁石が前記貫通孔の長手方向中央部に嵌入固定され、前記第２の永久磁石が前記貫通孔の長手方向の前記第１の永久磁石の両端部に接する位置に嵌入固定された永久磁石式回転機において、前記回転子の外縁の断面形状を、前記回転子の中心から最長の外縁までの長さであるロータ外径よりも極率半径が小さな複数の円弧をあらかじめ定めた間隔ずつ中心位置を移動させながら重ね合わせた形状とすることにより、前記回転子の中心から外縁までの距離が、前記円弧上の中央部から隣り合う２つの円弧が互いに交差する位置まで徐々に短くなる２つの円弧からなる断面形状の溝部として複数形成し、隣り合う２つの前記円弧が、前記回転子の中心と、隣り合う２つの前記貫通孔間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線上で交差することを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、１個の前記第１の永久磁石と２個の第２の永久磁石とを嵌入・固定する前記貫通孔から前記回転子の外縁までの厚みを、前記回転子に１個の永久磁石のみを埋め込む場合に比して、あらかじめ定めた厚みだけ厚くすることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記貫通孔の長手方向に沿う方向となる前記第２の永久磁石の長さをＬとした場合、前記第２の永久磁石の端部から前記回転子の外縁までの延長線上に形成された前記溝部の深さである第２の永久磁石の埋め込み深さＤを、
Ｄ  ＞  Ｌ／２．２
の関係とすることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記回転子の外縁側に面する前記空隙部の辺を前記回転子の外縁側に凸部を有する円弧形状とする、あるいは、前記回転子の外縁側に面する前記空隙部の辺と前記第２の永久磁石の反対側に位置する前記空隙部の辺とで形成される当該空隙部の角部を、面取りにより、エッジがない形状とすることを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記回転子の径方向に沿う方向となる前記空隙部の厚みが、前記第１の永久磁石の厚みおよび前記第２の永久磁石の厚みよりも薄いことを特徴とする永久磁石式回転機。
【請求項２０】
請求項１ないし１９のいずれかに記載の永久磁石式回転機において、前記第１の永久磁石から前記回転子の外縁までのロータ外周部の厚みが、該第１の永久磁石の両端部に接して配置される２個の前記第２の永久磁石それぞれから前記回転子の外縁までのロータ外周部の厚みよりも厚い構造とすることを特徴とする永久磁石式回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石式回転機に関し、特に、永久磁石埋込み型（ＩＰＭ型：Interior  Permanent  Magnet）の回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁極形成用の永久磁石を回転子（ロータ）の鉄心内部に設けられた貫通孔内に埋め込んだ永久磁石埋め込み型の回転機つまりＩＰＭ（Interior  Permanent  Magnet）型の回転機において、出力トルクの向上を図るためには、永久磁石で発生する磁束を、できる限り、固定子巻線を有する固定子（ステータ）側に鎖交させるようにして、磁束を有効に利用することが必要である。その対策として、例えば、回転子（ロータ）のブリッジ部（隣り合う永久磁石間の回転子（ロータ）の外周部）の肉厚（径方向の厚み）を薄くして、永久磁石で発生する磁束がブリッジ部から他の永久磁石の磁極へ漏れることを防止することが必要になる。あるいは、永久磁石として発生磁束量が大きい磁石を用いることが必要になる。
【０００３】
ただし、永久磁石の発生磁束量を大きくする場合、永久磁石寸法の大型化を招き、回転機の小型化とのトレードオフが問題になる。一方、ブリッジ部を薄くする対策を採用しようとする場合も、回転子（ロータ）のブリッジ部は、高速回転時において遠心力が集中する箇所であるので、該遠心力に耐えることが可能な厚みを確保することが必要であり、該ブリッジ部の肉厚を薄くすることには限界がある。
【０００４】
さらに、ＩＰＭ型回転機においては、負荷が大きくなった場合、大きな電機子反作用が発生することにより、永久磁石に大きな反磁界（逆方向の磁界)が加わることになり、永久磁石が減磁して（つまり、不可逆的に磁力が低下して）、発生磁束が減少し、発生トルク（モータトルク）が減少してしまうという問題もある。
【０００５】
このため、永久磁石に反磁界が加わることを防止するための対策として、永久磁石として保磁力の高い材質の磁石を用いることが提案されている。しかしながら、高い保磁力の永久磁石を用いることによって、大きな負荷がかかった際の永久磁石の減磁耐力を向上させることが可能になるものの、永久磁石の保磁力と発生磁束量とは、トレードオフの関係にあるため、発生磁束が減少して、出力トルクが低下してしまうという問題があり、根本的な対策とはなり得ない。
【０００６】
このため、高い保磁力の永久磁石を用いて、減磁耐力を向上させると同時に、発生磁束の減少を防止するための従来技術として、特許文献１の特開平１１−３５５９８５号公報「永久磁石形モータ」のような技術が提案されている。該特許文献１にて提案された技術は、反磁界による減磁は、永久磁石の両端部において発生し易いという特徴がある点に着目して、永久磁石を、エネルギー積が大きな第１の永久磁石と保持力が高い第２の永久磁石との２つから構成し、エネルギー積が大きな、つまり、発生磁束量が大きくなる第１の永久磁石の両端部に、保持力が高い、つまり、減磁耐力が大きくなる第２の永久磁石を配置するという構成を用いるものである。
【特許文献１】特開平１１−３５５９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１の従来技術は、回転子（ロータ）の鉄心内に穿設された貫通孔の中央部には発生磁束量の大きい第１の永久磁石を嵌入・固定し、第１の永久磁石の両端部に接するように保磁力の高い第２の永久磁石を嵌入・固定することによって、モータ（回転機）特性の低下を極力抑えつつ、減磁を防ぐことができるという効果を期待している。
【０００８】
しかしながら、回転子（ロータ）の鉄心内に設けられた複数の貫通孔それぞれには、中央部に第１の永久磁石、両端部に２つの第２の永久磁石と、合計３つに分割した永久磁石を埋め込む構造とした前記特許文献１の従来技術の場合、次のような問題を解決することができない。つまり、前記特許文献１の技術においては、高速回転時における遠心力により、３つに分割した永久磁石からの応力が回転子（ロータ）のブリッジ部（隣り合う永久磁石間の回転子（ロータ）外周部）に集中するため、該ブリッジ部の耐遠心力性能を十分に確保しようとして、ブリッジ部を円柱形状の回転子（ロータ）の外径寸法のままの肉厚構造としている。
【０００９】
この結果、ブリッジ部に太い磁路が形成されてしまい、貫通孔の中央部に埋め込んだ第１の永久磁石の発生磁束の一部が、固定子（ステータ）側に向かうことなく、肉厚のブリッジ部を経由して、隣の第１の永久磁石の磁極側へ漏れ出てしまうという漏れ磁束量の増加を招いている。このため、回転機（モータ）のトルク出力が低下してしまう可能性が増大するという問題が発生する。
【００１０】
つまり、回転機（モータ）性能を向上させるために、回転子（ロータ）の中央部に発生磁束量の大きい永久磁石を埋め込んだとしても、回転子（ロータ）のブリッジ部を肉厚構造としているため、漏れ磁束の増加を招き、その結果として、回転機（モータ）の出力トルクの低下を避けることができないという問題がある。
【００１１】
本発明は、かくのごとき問題を解決するためになされたものであり、回転子（ロータ）内の１つの貫通孔に３つの永久磁石を埋め込むことにより減磁耐力を向上させる構造であっても、耐遠心力性能を確保しつつ、漏れ磁束の減少を防止し、回転機（モータ）としての出力トルクを向上させることが可能な永久磁石式回転機を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前述の課題を解決するために、回転子の外縁近傍に穿設した複数の貫通孔それぞれに、エネルギー積が大きな第１の永久磁石と、その両端部に接して、第１の永久磁石よりも保持力が大きな第２の永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石式回転機において、回転子（ロータ）の中心と、隣り合う２つの貫通孔間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線上に位置する回転子（ロータ）の外縁に、切り欠き部となる溝部を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の永久磁石式回転機によれば、回転子（ロータ）の中心と、隣り合う２つの貫通孔間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線上に位置する回転子（ロータ）の外縁つまりブリッジ部に、切り欠き部となる溝部を形成しているので、当該ブリッジ部の磁路を狭くすることができ、貫通孔の中央部に埋め込まれた第１の永久磁石が発生する磁束が、隣の第１の永久磁石の磁極側へ漏れ出る漏れ磁束量を低減することが可能となり、永久磁石式回転機の出力トルク性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明による永久磁石式回転機の最良の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
本発明による永久磁石式回転機は、固定子（ステータ）と回転子（ロータ）とによって構成されている。固定子（ステータ）は、電磁鋼板などの積層鋼板からなる環状の固定子鉄心と、該固定子鉄心のスロット内に巻装した固定子巻線とによって構成されている。一方、回転子（ロータ）は、例えば珪素鋼板などを積層した円柱形状の電磁鋼板からなる回転子鉄心と、該回転子鉄心内に穿設された複数の貫通孔内にそれぞれ埋め込まれた複数の永久磁石とによって構成され、回転子（ロータ）の中心すなわち回転子鉄心中心部に取り付けられた回転軸によって、回転駆動が可能な構造とされている。
【００１６】
円柱形状の回転子鉄心内に穿設される複数の貫通孔は、該回転子鉄心の外縁近傍の円周方向に、あらかじめ定めた間隔で配置され、断面が矩形形状に穿孔される。複数の貫通孔内それぞれに磁極形成用として埋め込まれる永久磁石は、断面が矩形形状であり、長手方向が円柱形状の回転子鉄心の円周方向、厚み方向が円柱形状の回転子鉄心の径方向になるように、貫通孔内それぞれに嵌入・固定される。各貫通孔それぞれに嵌入・固定される永久磁石は、エネルギー積が大きな材質の第１の永久磁石１個と、保持力が大きな材質の第２の永久磁石２個とからなり、第１の永久磁石は、貫通孔の長手方向中央部に配置され、第２の永久磁石は、貫通孔の長手方向の第１の永久磁石の両端部に接する位置に配置される。
【００１７】
ここで、本発明による永久磁石式回転機は、固定子（ステータ）の構造は従来技術と全く同様であってもかまわないので、その説明は省略し、以下には、回転子鉄心つまり回転子（ロータ）の構造についてのみ説明することにする。
【００１８】
（第１の実施形態）
まず、本発明による永久磁石式回転機の第１の実施形態について、図１、図２を用いて説明する。ここに、図１は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第１の実施形態の全体構造を示す構造図であり、円柱形状(円の中心Ｃ）の回転子（ロータ）を回転軸に沿った方向から見た断面について半円分を示しており、回転子（ロータ）の中心Ｃには、回転軸が取り付けられる。また、図２は、図１に示す回転子（ロータ）の一部を拡大して示す断面拡大図であり、回転子（ロータ）の外縁近傍(つまり、回転子鉄心の外縁近傍）にあらかじめ定めた間隔で穿設した貫通孔７のうち、隣り合う２つの貫通孔７と、該２つの貫通孔７内それぞれに嵌入・固定された第１、第２の永久磁石１，２と、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ（つまりｑ軸方向の延長線）上に位置する回転子（ロータ）の外縁に、磁束障壁（フラックスバリア）として形成された溝部３と、の断面形状を拡大して示している。
【００１９】
図１に示すように、第１、第２の永久磁石１，２が埋め込まれる貫通孔７は、回転子（ロータ）の中心Ｃ側の回転子鉄心であるロータ内周部６よりも、固定子（ステータ）に近接して位置する回転子（ロータ）の外縁側に近い位置に穿設される。つまり、円柱形状の回転子（ロータ）の外縁に沿って、その近傍に、複数（図１においては、８個／半周）の貫通孔７が、長手方向が回転子（ロータ）の円周方向に沿った矩形の断面形状の孔として、あらかじめ定めた間隔で穿設されている。
【００２０】
該貫通孔７それぞれには、次のように、材質が異なる２種類の永久磁石が合計３個埋め込まれる。つまり、該貫通孔７それぞれには、まず、貫通孔７の長手方向の中央部には、断面が矩形形状で、かつ、発生磁束量が大きい、すなわち、エネルギー積が大きい材質からなる第１の永久磁石１が１個嵌入・固定されている。さらに、該第１の永久磁石１の長手方向の両端部に接して、断面が矩形形状で、かつ、該第１の永久磁石１よりも耐減磁力が高い、すなわち、保持力が大きな材質の第２の永久磁石２が、２個嵌入・固定されている。
【００２１】
ここで、３個の永久磁石が嵌入・固定される貫通孔７の回転子（ロータ）上の穿設位置すなわち回転子（ロータ）の外縁からの深さは、１個の永久磁石のみを回転子（ロータ）に埋め込む従来の実装位置よりも、回転子（ロータ）の中心Ｃの方向（内周側の方向）のロータ内周部６側に、あらかじめ定めた距離（例えば１〜５ｍｍの範囲内の距離）移動して、より深い位置として、３個の永久磁石から回転子（ロータ）の外縁側となるロータ外周部４の厚みを、１個の永久磁石のみを回転子（ロータ）に埋め込む場合に比して、より厚く設定するようにする。
【００２２】
つまり、ロータ外周部４の厚みをより厚くすることによって、回転子（ロータ）のロータ外周部４の部分の剛性を向上させ、もって、３個の永久磁石に分割したことに伴って生じる応力の増加による耐遠心力性能の低下をカバーすることを可能としている。ちなみに、１個の永久磁石のみの場合と同一の実装位置に、３個に分割した永久磁石を埋め込んだ場合、高速回転時に、ブリッジ部５つまり隣り合う貫通孔７の間に位置するロータ外周部４にかかる応力は、１個の永久磁石のみの場合に比して１．６倍に達するとの解析評価例もあり、貫通孔７を配置したロータ外周部４の厚みを、１個の永久磁石のみの場合よりも、あらかじめ定めた厚さだけ厚く形成することによって耐遠心力性能を確保することができるようにしている。
【００２３】
また、１個の第１の永久磁石１と２個の第２の永久磁との合計３個の永久磁石が嵌入・固定される貫通孔７の長手方向の長さ寸法は、１個の第１の永久磁石１および２個の第２の永久磁石の長さを足し合わせた合計の長さよりも長い寸法であり、図２に示すように、３個の永久磁石が嵌入・固定された状態であっても、貫通孔７の両端には、両者が等しい形状で、かつ、あらかじめ定めた長さの空隙部８が存在するように構成される。
【００２４】
ここで、該空隙部８の断面形状は、回転子（ロータ）の外縁側に面する辺９と、第２の永久磁石２の反対側に位置する辺（つまり貫通孔７の両端部を形成する辺）とで形成される空隙部８の角部を、面取りにより滑らかな丸みを帯びた形状として、エッジがない形状とされている。また、回転子（ロータ）の中心Ｃからの径方向に沿う方向となる空隙部８の厚みについては、貫通孔７内に埋め込まれる第１の永久磁石１の厚み、第２の永久磁石２の厚みよりも薄い厚さとされ、高速回転時に、第１の永久磁石１、第２の永久磁石２が遠心力によって貫通孔７内の長手方向に移動しないような、ストッパ機構が形成されている。
【００２５】
また、図２に示すように、断面が矩形形状の貫通孔７の長手方向は、回転子（ロータ）の外縁に沿うように配置されているので、貫通孔７の長手方向中央部に埋め込まれる第１の永久磁石１から回転子（ロータ）の外縁までのロータ外周部４の厚みは、第１の永久磁石１の両端部に接して埋め込まれる第２の永久磁石２から回転子（ロータ）の外縁までのロータ外周部４の厚みよりも、厚い構造とされており、第１の永久磁石１が発生する磁束が、第２の永久磁石２側のロータ外周部４を通って、隣の第１の永久磁石１側へ漏れにくい構造とされている。
【００２６】
さらに、図１，２に示すように、隣り合う貫通孔７に嵌入・固定された第２の永久磁石２の間のブリッジ部５が位置する回転子（ロータ）の外縁には、つまり、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に位置する回転子（ロータ）の外縁には、切り欠き部となる溝部３が、あらかじめ定めた寸法（開口幅ｗ、深さｄ）で、形成されている。かくのごとく、ブリッジ部５（第２の永久磁石２間のロータ外周部４）が位置する回転子（ロータ）の外縁に溝部３を形成することによって、回転子（ロータ）のブリッジ部５の肉厚を薄くしている。
【００２７】
つまり、回転子（ロータ）のブリッジ部５に溝部３を形成することによって、当該ブリッジ部５の厚みを薄くすることができるので、磁束障壁（フラックスバリア）として、第１の永久磁石１が発生する磁束が、図２の漏れ磁束の磁路ｍｐに示すごとく、隣の第１の永久磁石１の磁極側に漏れてしまう漏れ磁束量を低減することにより、固定子（ステータ）側の固定子巻線と鎖交する有効磁束量を増加させることが可能となり、永久磁石式回転機の出力トルクを増加させることができる。
【００２８】
ここに、溝部３の断面形状は、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に頂点を有し、該極間中心線Ａに対して左右対称（線対称）となるあらかじめ定めた寸法の多角形状（図２の例では５角形の形状）である。
【００２９】
さらに、多角形状の溝部３の断面形状として、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に形成される溝部３の頂点を挟む２つの辺１０は、図２に示すように、該溝部３の近傍に位置する２つの空隙部８それぞれの回転子（ロータ）の外縁側に面する辺９つまり溝部３の前記頂点を挟む２つの辺１０と対向する２つの空隙部８の辺９と平行な関係に形成されている。
【００３０】
また、かくのごとき多角形状の溝部３の寸法の一例として、回転子（ロータ）の外縁に形成される溝部３の両端部１１間の間隔つまり開口幅ｗ（図２の例では、５角形の底辺の長さ）が例えば約４ｍｍ、回転子（ロータ）の径方向の最大の深さｄ（図２の例では、５角形の高さ）が例えば約２ｍｍであり、回転子（ロータ）の外縁に形成された溝部３の開口幅ｗは、当該溝部３の近傍に位置する２つの空隙部８それぞれの第２の永久磁石２と接する辺を回転子（ロータ）の外縁まで延長した２つの位置の間隔に等しく、当該溝部３は、近傍に位置する２つの空隙部８上をほぼ覆う状態で延在している。
【００３１】
なお、溝部３の断面形状としては、図２のような５角形のごとき多角形状のみに限るものではなく、詳細は、他の実施形態として後述するが、例えば、左右対称（線対称）の三角形状であっても良いし、円弧形状であっても良い。
【００３２】
次に、ブリッジ部５に溝部３を設けた場合の効果について、図３を用いて、さらに説明する。図３は、図１に示す回転子（ロータ）のブリッジ部５に溝部３を設けた場合と設けない場合との漏れ磁束量の変化を磁束線密度の変化状況として模式的に示した模式図である。
【００３３】
図３（Ａ）は、回転子（ロータ）のロータ外周部４のブリッジ部５に溝部３を設けていない場合における隣接永久磁石間に漏れ出る磁束線密度の様子を示し、一方、図３（Ｂ）は、回転子（ロータ）のロータ外周部４のブリッジ部５に溝部３を設けた場合における隣接永久磁石間に漏れ出る磁束線密度の様子を示している。ここで、回転子（ロータ）に穿設する貫通孔７の位置つまり永久磁石の埋め込み深さ（回転子（ロータ）の外縁からの距離）は、溝部３を設ける場合と設けない場合とで、同一の耐遠心力性能が得られるように、溝部３を設けない場合においては、若干、回転子（ロータ）の外縁側に寄せて配置するようにしている。
【００３４】
図３に示すように、溝部３を設けた場合（図３（Ｂ）の場合）には、隣り合う永久磁石側へロータ外周部４側のブリッジ部５を介して漏れ出る漏れ磁束量が、溝部３を設けない場合（図３（Ａ）の場合）に比して、減少している。実験結果によれば、図２に例示するような寸法の断面多角形状の溝部３を設けた場合、溝部３を設けない場合に比し、漏れ磁束量が１７％減少し、永久磁石式回転機の発生トルクが約１２％増加していることを確認することができた。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明による永久磁石式回転機の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。ここに、図４は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第２の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図であり、第１の実施形態の図２を用いて説明した、ブリッジ部５に設けられた溝部３と第２の永久磁石２との位置関係について説明するために、ブリッジ部５を拡大して示している。
【００３６】
図４において、回転子（ロータ）のロータ外周部４のブリッジ部５に（すなわち、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に位置する回転子（ロータ）の外縁に）、切り欠き部として形成した溝部３について、２つの貫通孔７それぞれに埋め込まれた第２の永久磁石２の端部から回転子（ロータ）の外縁までの延長線上に形成された溝部３の深さ、つまり、第２の永久磁石２の回転子（ロータ）内への埋め込み深さをＤ［ｍｍ］とする。また、貫通孔７の長手方向に沿う方向（すなわち、回転子（ロータ）の円周方向に沿う方向）となる第２の永久磁石２の長さ、つまり、第２の永久磁石２の幅をＬ［ｍｍ］とする。かくのごとき場合において、遠心力の解析結果として、高速回転時における耐遠心力を確保可能とするためには、磁石埋め込み深さＤと第２の永久磁石の幅Ｌとの間には、次の式（１）の関係が成立しなければならない。
【００３７】
０  ＜  Ｌ  ＜  ２．２Ｄ
∴    Ｄ  ＞  Ｌ／２．２          …（１）
すなわち、磁石埋め込み深さＤとしては、回転子（ロータ）の外縁から、第２の永久磁石の幅Ｌの約半分よりも大きい値になる位置まで、深く埋め込むことが必要である。
【００３８】
なお、図４に示すように、貫通孔７の中央部に埋め込まれる第１の永久磁石１と該第１の永久磁石１の両端部に配置される第２の永久磁石２との両者の、少なくともロータ外周部４側の辺は、反磁界が、第１の永久磁石１に潜り込むことを防止するために、貫通孔７の断面形状をほぼ矩形形状とすることによって、同一の位置に配置できるようにしている。
【００３９】
図５は、第２の永久磁石２の磁石埋め込み深さＤと第２の永久磁石２の幅Ｌとの関係を示すグラフであり、０，１，２，３ｍｍの各磁石埋め込み深さＤにおいて、耐遠心力が確保可能なブリッジ部５への限界応力となる、第２の永久磁石２の幅Ｌの値を、遠心力の解析により、算出した結果をプロットしたものである。
【００４０】
図５に示すように、第２の永久磁石２の幅Ｌの値を大きくするほど、遠心力によってブリッジ部５にかかる応力が大きくなるため、第２の永久磁石２の磁石埋め込み深さＤを、該応力の増加分に応じて、より深くして、ブリッジ部５の剛性を高くしなければならない。
【００４１】
つまり、貫通孔７の中央部に配置した第１の永久磁石１の両端部に保磁力の高い第２の永久磁石２を配置した形態の、３つの永久磁石からなる場合においては、図５の矢印にて示したごとく、式（１）の関係を保つように、第２の永久磁石２と溝部３との位置関係を設定することによって、漏れ磁束量を低減しつつ、３つの永久磁石を用いる場合の応力増加に伴う耐遠心力の低下を防止することが可能となる。
【００４２】
なお、図４においては、回転子（ロータ）の外縁に形成される溝部３の断面形状が、５角形形状の場合を示しているが、５角形形状の溝部３に限るものではなく、如何なる形状の溝部であっても良く、例えば、三角形を含む任意の頂点数からなる多角形状であっても良いし、円弧形状であっても良いし、あるいは、エッジ部を面取りした形状であっても良く、いずれの形状であっても、式（１）の関係が成立するように、第２の永久磁石２と溝部３との位置関係を設定することが望ましい。
【００４３】
（第３の実施形態）
次に、本発明による永久磁石式回転機の第３の実施形態について、図６を用いて説明する。ここに、図６は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第３の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図であり、第１の実施形態の図２を用いて説明した、ブリッジ部５に設けた溝部３の異なる形状について説明するために、ブリッジ部５を拡大して示している。
【００４４】
図６においては、第１、第２の永久磁石１，２を嵌入・固定した貫通孔７の両端部に形成された空隙部８の断面形状として、空隙部８の各辺のうち、回転子（ロータ）の外縁側に面した空隙部８の辺１２が、直線ではなく、円弧形状からなっている場合を示している。かかる場合には、ブリッジ部５に設けた溝部３の各辺のうち、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に形成される溝部３の頂点を挟む２つの辺１３、つまり、回転子（ロータ）の外縁に面した２つの空隙部８の辺１２それぞれに最も近接して、対向した位置にある２つの辺１３も、回転子（ロータ）の外縁側に凸部が向いた円弧形状とすることによって、回転子（ロータ）の外縁側に面した空隙部８の辺１２と、該空隙部８の辺１２に対向した位置に配置される２つの溝部３の辺１３とをほぼ平行な関係としている。
【００４５】
かくのごとく、断面が多角形状の溝部３を、該多角形を形成する各辺のうち、円弧形状の空隙部８の辺１２に対向した位置にある辺１３を、直線ではなく、円弧形状とした変形多角形状とすることにより、円弧形状の空隙部８の辺１２と溝部３の辺１３とを、ほぼ平行な関係にした結果として、第２の永久磁石２間のブリッジ部５の幅を狭くすることができるため、第１の永久磁石１が発生する磁束が隣の第１の永久磁石１の磁極へ漏れることを防ぐことができ、もって、発生トルクを増加させることができる。
【００４６】
なお、図６の場合においても、第１の実施形態として図２にて説明した場合と同様、溝部３の断面形状は、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に頂点を有し、該極間中心線Ａに対して左右対称（線対称）となるあらかじめ定めた寸法の変形多角形状（図６の例では変形５角形形状）である。
【００４７】
また、図６のような変形多角形状の溝部３においても、変形多角形状の溝部３の各辺が交差する角部を面取りすることによって、エッジを生じないように、滑らかな曲線によって互いに辺を接続するようにし、例えば、円弧形状の２つの溝部３の辺１３についてもそれぞれの円弧を外接円弧とする円弧によって互いに接続するようにし、エッジを形成しない構造とすることによって、高速回転時にエッジ部にて発生する応力集中を排除して、耐遠心力性能を向上させることができる。
【００４８】
（第４の実施形態）
次に、本発明による永久磁石式回転機の第４の実施形態について、図７を用いて説明する。ここに、図７は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第４の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図であり、第１の実施形態の図２を用いて説明した、ブリッジ部５に設けた溝部３のさらに異なる形状について説明するために、ブリッジ部５を拡大して示している。
【００４９】
図７に示す溝部３の断面形状は、回転子（ロータ）のロータ外周部４のブリッジ部５に切り欠き部として多角形状（図２の例では５角形の形状）に形成された溝部３の各頂点のうち、回転子（ロータ）の中心Ｃに最も近い頂点を、あらかじめ定めた径Ｒの円弧１４として（つまり、該頂点を形成する２つの隣接の辺１０を接線とする円弧として）、滑らかな曲線形状とする例を示すものである。つまり、回転子の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に形成される溝部３の頂点を挟む２つの辺１０を接線とする円弧によって、該２つの辺１０を接続した曲線形状の断面とするものである。
【００５０】
かくのごとく、溝部３を形成する隣接の辺例えば２つの辺１０同士が交わる頂点部分を、エッジが存在しないように、円弧１４によって接続することにより、高速回転時に該頂点部分で発生する応力集中を緩和することができ、もって、耐遠心力性能を向上させることができる。
【００５１】
なお、溝部３の断面形状としては、図７のような５角形などの多角形状のみに限るものではなく、如何なる形状であっても良く、溝部３として応力が集中するエッジ部が形成されないように滑らかな曲線を用いて、溝部３を形成する各辺を接続するようにすれば良い。
【００５２】
さらに、図７においては、回転子の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に形成される溝部３の頂点を挟む２つの辺１０は、円弧１４を形成する部分を除いてほぼ直線となっている場合を示しているが、本実施形態においては、該溝部３の近傍に位置する２つの空隙部８の辺のうち、回転子（ロータ）の外縁側に面した空隙部８の辺９つまり溝部３側に面した２つの辺９もほぼ直線の場合について説明しており、溝部３の辺１０は、円弧１４の部分があるものの、対向する位置に配置されている空隙部８の辺９と、ほぼ平行な関係に形成されている。
【００５３】
つまり、図７においては、エッジを削除して、耐遠心力性能を向上させると同時に、貫通孔７の両端に形成された空隙部８の辺９に沿って、ほぼ平行に溝部３の辺１０を形成することによって、第１の実施形態の図２の場合と同様、隣り合う第２の永久磁石２間に介在する空隙部８と溝部３との間隔すなわちブリッジ部５の幅を狭くすることができるので、第１の永久磁石１が発生する磁束の漏れを低減することができ、もって、発生トルクを増加させることができる。
【００５４】
（第５の実施形態）
次に、本発明による永久磁石式回転機の第５の実施形態について、図８を用いて説明する。ここに、図８は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第５の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図であり、第１の実施形態の図２を用いて説明した溝部３のさらに異なる形状について説明するために、ブリッジ部５を拡大して示している。
【００５５】
図８に示す溝部３の断面形状は、図２に示すような、各辺が略直線形状の多角形状としたり、図６示すような、回転子（ロータ）の中心Ｃ側に面した辺を円弧形状とした変形多角形状としたりする代わりに、回転子（ロータ）の中心側に面した辺を、あらかじめ定めた径によって形成される逆円弧形状からなる１つの辺１５を用いた形状とするものである。
【００５６】
つまり、図８の溝部３は、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に形成される溝部３の頂点を挟む２つの辺を、該極間中心線Ａ上に中心を有し、凸部が回転子（ロータ）の中心Ｃ側に向いた逆円弧形状の１つの円弧からなる辺１５により形成している。
【００５７】
かくのごとき逆円弧形状の辺１５を有する溝部３とすることにより、溝部３の辺１５は、回転子（ロータ）の外縁側に面し、該溝部３の逆円弧形状の辺１５と対向した位置にある空隙部８の辺９とは、平行な関係を保つことができなくなるものの、エッジ部がない滑らかな形状の溝部３を形成することが可能となり、高速回転時に辺１５にかかる応力を緩和することができ、もって、耐遠心力性能を向上させることができる。
【００５８】
また、図８においては、回転子（ロータ）の外縁の切り欠き部の開口幅となる溝部３の両端部を、逆円弧形状の辺１５とは異なる辺によって形成しているが、溝部３の両端部も含めて、溝部３のすべての辺を１つの逆円弧形状の円弧によって形成することとし、溝部３全体の断面形状を逆円弧形状の形状とするようにしても良い。
【００５９】
なお、逆円弧形状となる円弧の半径の大きさを、辺１５に対向した位置にある空隙部８の辺９の形状も含めて調整することにより、溝部３の辺１５と空隙部８の辺９との間を、平行な位置関係をできるだけ維持できるような状態に設定することも可能であり、隣り合う第２の永久磁石２間に介在する空隙部８と溝部３との間隔すなわちブリッジ部５の幅を狭めて、第１の永久磁石１が発生する磁束の漏れを低減することも可能である。
【００６０】
（第６の実施形態）
次に、本発明による永久磁石式回転機の第６の実施形態について、図９を用いて説明する。ここに、図９は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第６の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図であり、第１の実施形態の図２を用いて説明した溝部３のさらに異なる形状について説明するために、ブリッジ部５を拡大して示している。
【００６１】
図９に示す溝部３の断面形状の場合、回転子（ロータ）の外縁に切り欠き部として形成した溝部３の開口幅ｗ１が、図２に示す溝部３の開口幅ｗよりもさらに拡大して形成されている。
【００６２】
すなわち、図２に示す溝部３の場合には、溝部３の両端部１１間の間隔である開口幅ｗは、該溝部３の近傍に位置する２つの空隙部８それぞれの第２の永久磁石２と接する辺を回転子（ロータ）の外縁まで延長した２つの位置の間隔にほぼ等しく設定されており、溝部３が、近傍に位置する２つの空隙部８上をほぼ覆う状態で延在している場合を示している。
【００６３】
一方、図９に示す溝部３の場合は、回転子（ロータ）の外縁に形成された溝部３の断面の開口幅ｗ１が、該溝部３の近傍に位置する２つの第２の永久磁石２それぞれの第１の永久磁石１と接する辺を回転子（ロータ）の外縁まで延長した２つの位置の間隔にほぼ等しく、溝部３が、近傍に位置する２つの空隙部８のみならず２つの第２の永久磁石２上もほぼ覆う状態で延在している場合を示している。
【００６４】
つまり、図９の場合には、溝部３の回転子（ロータ）の中心Ｃ側に面する辺１０Ａを、図２の場合よりもさらに延長して、溝部３の両端部１１Ａが、貫通孔７の空隙部８に接して配置されている第２の永久磁石２と隣の第１の永久磁石１との間の境界線のほぼ真上に位置する状態にすることにより、溝部３の開口幅ｗ１が拡大され、溝部３が、空隙部８のみならず、第２の永久磁石２をもほぼ覆う状態にまで延在した形で形成されている。
【００６５】
さらに言えば、隣り合う２つの第２の永久磁石２について第１の永久磁石１と接する端部それぞれを、回転子（ロータ）の中心Ｃと結んだ径方向の極間中心線Ａが回転子（ロータ）の外縁と交差する２つの位置とほぼ等しい位置に、溝部３の両端部１１Ａが配置されるように形成されている。この結果、溝部３の開口幅ｗ１は、２つの第２の永久磁石２間の回転子（ロータ）の外縁側の間隔に、第２の永久磁石２の幅Ｌ（回転子（ロータ）の円周方向の長さ）の２倍の値を加えた値とほぼ等しい値に設定されることになる。
【００６６】
さらに、溝部３の開口幅を、２つの第２の永久磁石２間の回転子（ロータ）の外縁側の間隔に、第２の永久磁石２の幅Ｌ（回転子（ロータ）の円周方向の長さ）の２倍の値を加えた値よりも大きな値に設定するようにしても良い。
【００６７】
例えば、図１０に示すように、溝部３の各辺のうち、回転子（ロータ）の中心Ｃに面した溝部３の辺１０Ｂを、回転子（ロータ）の外縁までそのまま延長して、回転子（ロータ）の外縁に交差する位置を溝部３の両端部１１Ｂとした三角形状の溝部３とすることによって、回転子（ロータ）の外縁に形成した切り欠き部の開口幅ｗ２を、図９に示す溝部３の開口幅ｗ１よりもさらに拡大するようにしても良い。図１０は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第６の実施形態の異なる形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図であり、図９を用いて説明した溝部３のさらに異なる形状について説明するために、ブリッジ部５を拡大して示している。
【００６８】
図１０に示す溝部３の場合は、断面が三角形状の溝部３とすることにより、回転子（ロータ）の外縁に形成された溝部３の開口幅ｗ２を、該溝部３の近傍に位置する２つの第２の永久磁石２それぞれの第１の永久磁石１と接する辺を回転子（ロータ）の外縁まで延長した２つの位置の間隔よりもさらに大きくして、溝部３が、近傍に位置する２つの空隙部８および第２の永久磁石２上を完全に覆うとともに、２つの第１の永久磁石１上の一部をも覆う状態で延在していることになる。
【００６９】
つまり、図１０の場合には、溝部３の回転子（ロータ）の中心Ｃ側に面する辺１０Ｂを、図９の場合よりもさらに延長して、溝部３の両端部１１Ｂが、貫通孔７の長手方向中央部に配置された第１の永久磁石１の真上に位置する状態にすることにより、溝部３の開口幅ｗ２が拡大され、溝部３が、空隙部８や第２の永久磁石２のみならず、第１の永久磁石１の一部をも覆う状態にまで延在した形で形成されている。
【００７０】
さらに言えば、隣り合う２つの第２の永久磁石２について第１の永久磁石１と接する端部それぞれを、回転子（ロータ）の中心Ｃと結んだ径方向の極間中心線Ａが回転子（ロータ）の外縁と交差する２つの位置よりもさらに離れた位置に、溝部３の両端部１１Ｂが配置されるように形成されている。この結果、溝部３の開口幅ｗ２は、２つの第２の永久磁石２間の回転子（ロータ）の外縁側の間隔に、第２の永久磁石２の幅Ｌ（回転子（ロータ）の円周方向の長さ）の２倍の値を加えた値よりもさらに大きな値に設定されることになる。
【００７１】
なお、図９、図１０のいずれの場合においても、溝部３の断面形状は、図９、図１０のごとき多角形状や三角形状に限るものではなく、任意の形状で構わなく、図６のような一部の辺を円弧形状とした変形多角形状としても良いし、図７のように面取りを行った多角形状であっても良いし、図８のような逆円弧形状であっても良い。さらには、図９の場合であっても、図１０のような三角形状としても良いし、逆に、図１０の場合であっても、多角形状としても良い。
【００７２】
また、図９、図１０のいずれの場合も、回転子（ロータ）の外縁に切り欠き部として形成した溝部３について、第２の永久磁石２の端部から回転子（ロータ）の外縁までの延長線上に形成された溝部３の深さ、つまり、第２の永久磁石２の磁石埋め込み深さＤ［ｍｍ］と、貫通孔７の長手方向に沿う方向の第２の永久磁石２の長さ、つまり、第２の永久磁石２の幅Ｌとの関係は、第２の実施形態にて説明した式（１）の関係が成立するように、溝部３が形成されている。溝部３として、開口幅ｗ１，ｗ２のごとく、開口幅がより拡大した切り欠き部を形成した場合であっても、式（１）に示す関係を保つように、第２の永久磁石２と溝部３との位置関係を設定することによって、３つの永久磁石を用いる場合の応力増加に伴う耐遠心力の低下を防止することが可能となる。
【００７３】
さらに、図９、図１０の溝部３の開口幅ｗ１，ｗ２のごとく、溝部３の開口幅を、２つの第２の永久磁石２間の間隔に第２の永久磁石２の幅Ｌ（回転子（ロータ）の円周方向の長さ）の２倍を加えた値とほぼ等しい値、あるいは、さらにより大きな値に設定することにより、隣の第１の永久磁石１の磁極へ漏れ磁束が通過する磁路ｍｐを、図２の場合よりもさらに狭くすることができ、第１の永久磁石１が発生した磁束が、隣の第１の永久磁石１の磁極に漏れる漏れ磁束量をさらに低減することが可能となり、もって、発生トルクを増大することができる。
【００７４】
（第７の実施形態）
次に、本発明による永久磁石式回転機の第７の実施形態について、図１１を用いて説明する。ここに、図１１は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第７の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図であり、第１の実施形態の図２を用いて説明した溝部３のさらに異なる形状について説明するために、ブリッジ部５を拡大して示している。
【００７５】
図１１に示す溝部３の断面形状は、回転子（ロータ）の中心Ｃと、第１、第２の永久磁石１，２を嵌入・固定した隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上に位置する回転子（ロータ）の外縁の位置には、切り欠き部を形成することなく、該極間中心線Ａ上に位置する回転子（ロータ）の外縁の位置の両側に、回転子（ロータ）の円周方向に沿ってあらかじめ定めた幅だけの外縁を、ｑ軸の磁束を増加させるための磁路１６として、そのまま残し、磁路１６として残した該外縁の両側に切り欠き部となる２つの溝部３Ａ，３Ａを形成しているものである。
【００７６】
ここで、２つの溝部３Ａ，３Ａそれぞれの断面形状は、図１１に示すように、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａに対して左右対称な形状を有する多角形状であっても良いし、極間中心線Ａに対して左右対称な形状を有するものであれば、図６のような一部の辺が円弧形状の変形多角形状であっても良いし、図８のような逆円弧形状であっても良い。また、図１０、図１１に示したように、２つの溝部３Ａ，３Ａそれぞれの開口幅を拡大して、２つの溝部３Ａ，３Ａが、空隙部８のみならず、第２の永久磁石２の上を略覆うように延在させるようにしても良いし、さらに、第１の永久磁石１の一部の上まで覆うように延在させるようにしても良い。
【００７７】
なお、２つの溝部３Ａ，３Ａについて、溝部３Ａ，３Ａの回転子の中心Ｃ側に面する辺１７と該辺１７と交差する回転子の径方向の辺とを接線とする円弧により辺１７と径方向の辺とを接続した断面形状とすることにより、前記２つの辺が交差した際に形成されるエッジを削除するようにしても良い。つまり、２つの溝部３Ａ，３Ａそれぞれを形成する辺同士が交わる頂点部分を、エッジが存在しないように、滑らかな曲線、例えば、該頂点を形成する２つの隣接の辺を接線とする円弧によって接続した断面形状とすることにより、図７の場合と同様に、高速回転時にエッジに集中して発生する応力を緩和することができ、もって、耐遠心力性能を向上させることができる。
【００７８】
また、図１１においては、空隙部８の回転子（ロータ）の外縁側に面した辺９は、ほぼ直線の場合を示しているが、かかる場合においては、２つに分離した溝部３Ａ，３Ａの各辺のうち、回転子（ロータ）の中心Ｃ側に面した辺１７それぞれすなわち空隙部８の辺９それぞれに対向した溝部３Ａ，３Ａの辺１７それぞれも、ほぼ直線形状であり、図２の場合と同様、溝部３Ａ，３Ａの辺１７それぞれと、空隙部８の辺９とを、ほぼ平行な関係に配置することによって、隣り合う第２の永久磁石２間に存在するブリッジ部５の幅を狭くすることができるので、第１の永久磁石１が発生する磁石磁束の漏れを低減することができ、もって、発生トルクを増大することができる。
【００７９】
さらに、図１１に示すように、ほぼｑ軸方向に２つの溝部３Ａ，３Ａを有する構造の場合、貫通孔７間の中央部には、つまり、ｑ軸方向になる極間中心線Ａ上に位置する回転子（ロータ）の外縁には、ｑ軸の磁束を増加させるための磁路１６が形成されているので、ｄ軸磁束量とｑ軸磁束量との差によって生じるリラクタンストルクを向上させることができ、もって、発生トルクをさらに増大することができる。
【００８０】
（第８の実施形態）
次に、本発明による永久磁石式回転機の第８の実施形態について、図１２を用いて説明する。ここに、図１２は、本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第８の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図であり、回転子（ロータ）の外縁の形状を前述した各実施形態とは異なる形状とすることにより、前述した各実施形態において説明した溝部３のさらに異なる形状を形成する場合について説明するために、回転子（ロータ）の外縁の一部を拡大して示している。
【００８１】
図１２に示す回転子（ロータ）の外縁の断面形状は、回転子（ロータ）の中心Ｃから回転子（ロータ）の外縁までの長さが最長の長さであるロータ外径ＲＣよりも曲率半径ＲＡが小さな複数の円弧を、あらかじめ定めた間隔ずつ中心位置を移動させながら重ね合わせることによって、曲率半径ＲＡが小さな隣り合う２つの円弧が互いに交差する位置（回転子（ロータ）の外縁よりも内側の位置）に、溝部３となる凹部を形成するものである。つまり、極率半径ＲＡが小さな複数の円弧をあらかじめ定めた間隔ずつ中心位置を移動させながら重ね合わせた形状の回転子（ロータ）の外縁を形成する。この結果、回転子（ロータ）の中心Ｃから外縁までの距離が、極率半径ＲＡが小さな円弧上の中央部（ロータ外径ＲＣの円弧に内接する位置）から隣り合う２つの極率半径ＲＡが小さな円弧が互いに交差する位置まで該円弧に沿って徐々に短くなることにより、断面形状が、凸部を回転子（ロータ）の外縁に向けた２つの円弧形状の辺からなる溝部３を形成することになる。
【００８２】
ここで、隣り合う２つの極率半径ＲＡが小さな円弧は、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上で交差するように、曲率半径ＲＡの値および円弧の中心位置を調整する。
【００８３】
次に、図１３を用いて、回転子（ロータ）の中心Ｃから最長の長さとなるロータ外径ＲＣ（つまり回転子（ロータ）の最長の径の外縁に内接する円弧）と曲率半径ＲＡが小さな円弧との関係をさらに説明する。図１３は、図１２に示す回転子（ロータ）の外縁の形状をさらに説明するための拡大図である。
【００８４】
隣り合う２つの極率半径ＲＡが小さな円弧を、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７間の中央部と、を結ぶ径方向の極間中心線Ａ上で交差するように設定することによって、図１３に示すように、回転子（ロータ）の外縁を形成する、曲率半径ＲＡがロータ外径ＲＣよりも小さな円弧は、貫通孔７の中央部すなわち第１の永久磁石１の中央部の位置を回転子（ロータ）の外縁に延長した位置で、回転子（ロータ）の中心Ｃからのロータ外径ＲＣの円弧に内接する円弧を形成することになる。ここで、隣り合う小さな曲率半径ＲＡの２つの円弧同士は、回転子（ロータ）の中心Ｃと、隣り合う２つの貫通孔７の空隙部８間の丁度中央部と、を結ぶ極間中心線Ａ上で互いに交差する結果として、該極間中心線Ａ上の位置に頂点を有する２つの円弧形状の辺からなる断面形状の溝部３を形成することになる。
【００８５】
図１２、図１３の溝部３のごとく、曲率半径ＲＡがロータ外径ＲＣよりも小さな円弧を用いて、第１の永久磁石１の中央部付近から徐々に内側に落ち込む形状つまり２つの円弧形状の辺からなる断面形状の溝部３を形成することによって、ブリッジ部５の幅を狭くすることができ、第１の永久磁石１が発生する磁束が、隣の第１の永久磁石１の磁極に漏れる漏れ磁束量を低減することが可能となり、もって、発生トルクを増大することができる。
【００８６】
また、図１２、図１３のような形状の回転子（ロータ）の場合においても、曲率半径ＲＡがロータ外径ＲＣよりも小さな２つの円弧により回転子（ロータ）の外縁に形成した溝部３の深さ（第２の永久磁石２の端部から回転子（ロータ）の外縁までの延長線上に形成された溝部３の深さ）、つまり、第２の永久磁石２の磁石埋め込み深さＤ［ｍｍ］と、貫通孔７の長手方向に沿う方向の第２の永久磁石２の長さ、つまり、第２の永久磁石２の幅Ｌとの関係は、第２の実施形態にて説明した式（１）の関係が成立するように、溝部３が形成されている。溝部３を曲率半径ＲＡがロータ外径ＲＣよりも小さな２つの円弧によって形成した場合であっても、式（１）に示す関係を保つように、第２の永久磁石２と溝部３との位置関係を設定することによって、３つの永久磁石を用いる場合の応力増加に伴う耐遠心力の低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第１の実施形態の全体構造を示す構造図である。
【図２】図１に示す回転子（ロータ）の一部を拡大して示す断面拡大図である。
【図３】図１に示す回転子（ロータ）のブリッジ部に溝部を設けた場合と設けない場合との漏れ磁束量の変化を磁束線密度の変化状況として模式的に示した模式図である。
【図４】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第２の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図である。
【図５】第２の永久磁石の磁石埋め込み深さＤと第２の永久磁石の幅Ｌとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第３の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図である。
【図７】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第４の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図である。
【図８】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第５の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図である。
【図９】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第６の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図である。
【図１０】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第６の実施形態の異なる形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図である。
【図１１】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第７の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図である。
【図１２】本発明による永久磁石式回転機の回転子（ロータ）の第８の実施形態を説明するために回転軸に沿った方向から見た断面の一部を示す断面拡大図である。
【図１３】図１２に示す回転子（ロータ）の外縁の一部をさらに拡大した断面拡大図である。
【符号の説明】
【００８８】
１…第１の永久磁石、２…第２の永久磁石、３，３Ａ…溝部、４…ロータ外周部、５…ブリッジ部、６…ロータ内周部、７…貫通孔、８…空隙部、９…空隙部の辺、１０，１０Ａ，１０Ｂ…溝部の辺、１１，１１Ａ，１１Ｂ…溝部の両端部、１２…空隙部の辺、１３…溝部の辺、１４…円弧、１５…溝部の辺、１６…磁路、１７…溝部の辺、Ａ…極間中心線（ｑ軸方向の延長線）、Ｃ…回転子の中心、Ｄ…磁石埋め込み深さ、ｄ…溝部の深さ、ｍｐ…漏れ磁束の磁路、ＲＡ…極率半径，ＲＣ…ロータ外径、ｗ，ｗ１，ｗ２…溝部の開口幅。
【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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