(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコア内に磁石埋込型界磁鉄心（ロータコア）を配置してなる永久磁石形モータにおいて、
前記ロータコアには同軸的に連結される第１および第２の２つのコアが含まれ、当該永久磁石形モータの極数が２Ｐ極（Ｐ；正の整数）であるとして、前記第１コアには、それぞれコア外周側がＳ極に着磁されたＰ個の第１永久磁石がコア外周に沿って均等な間隔で埋設されるとともに、上記第１永久磁石の間で回転方向にπ／Ｐずらされた位置にフラックスバリア用の第１孔がＰ個形成され、
前記第２コアには、それぞれコア外周側がＮ極に着磁されたＰ個の第２永久磁石がコア外周に沿って均等な間隔で埋設されるとともに、上記第２永久磁石の間で回転方向にπ／Ｐずらされた位置にフラックスバリア用の第２孔がＰ個形成され、
前記第１永久磁石と前記第２孔とが相対し、前記第２永久磁石と前記第１孔とが相対する状態で、前記前記第１コアと前記第２コアとが同軸的に連結されていることを特徴とする永久磁石形モータ。
【請求項２】
前記第１孔が前記第２永久磁石を埋設するための形状孔に包含され、前記第２孔が前記第１永久磁石を埋設するための形状孔に包含されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石形モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンプレッサ等に用いるインナーロータ型の永久磁石形モータに係り、特に詳しくは、モータのリラクタンストルクを有効利用して高効率化を図る永久磁石形モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の永久磁石形モータのインナーロータ構成は、ロータコアに永久磁石を埋設してなり、例えば図５や図６に示すものが提案されている。図５に示すように、２４スロットのステータコア１内のロータコア２は、当該永久磁石形モータの極数（４極）分だけ板状の永久磁石３が外径に沿って円周方向に配置され、かつそれら隣接する永久磁石３の間にフラックスバリア４が形成されている。なお、５は中心孔（シャフト用の孔）である。
【０００３】
ここで、永久磁石３による空隙部（ステータコア１の歯と永久磁石３との間）の磁束分布が正弦波状になっているものとすると、永久磁石形モータのトルクＴはＴ＝Ｐｎ｛Φａ・Ｉａ・ｃｏｓβ−０．５（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉ２・ｓｉｎ２β｝で表される。なお、Ｔは出力トルク、Φａはｄ，ｑ座標軸上の永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌｄ，Ｌｑはｄ，ｑ軸インダクタンス、Ｉａはｄ，ｑ座標軸上の電機子電流の振幅、βはｄ，ｑ座標軸上の電機子電流のｑ軸からの進み角、Ｐｎは極対数である。
【０００４】
前記数式において、第１項は永久磁石３によるマグネットトルクであり、第２の２項はｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差によって生じるリラクタンストルクである。詳しくは、Ｔ．ＩＥＥ  Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．１１７―Ｄ，Ｎｏ７，１９９７の論文を参照されたい。また、図６に示すロータコア２は、図５に示す永久磁石３と異なる形状の永久磁石６を有する構成になっているが、前記数式の適用は明かである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記永久磁石形モータにおいては、ｑ軸の磁路に永久磁石３，６が存在し、またフラックスバリア４が存在することにより、ｑ軸インダクタンスＬｑが小さくなってしまう。その結果、前記数式の（Ｌｑ−Ｌｄ）の値が小さく、つまりリラクタンストルクが小さく、モータのトータルトルクが小さくなってしまうという欠点があった。
【０００６】
そこで、ｑ軸インダクタンスＬｑを大きくするために、モータの１極当りの永久磁石の数を多くし、つまり多層埋込磁石構造とすることが提案されている。詳しくは前記した論文を参照されたい。しかし、磁極毎の永久磁石を多層とするために、部品点数の増加や製造の複雑化により高コスト化が避けられないという問題点がある。
【０００７】
本発明は前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、１極当りの磁石数を増加することなく、ｑ軸のインダクタンスを大きくすることができ、ひいてはリラクタンストルクを大きくすることができ、モータの効率向上を図ることができるようにした永久磁石形モータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、ステータコア内に磁石埋込型界磁鉄心（ロータコア）を配置してなる永久磁石形モータにおいて、前記ロータコアには同軸的に連結される第１および第２の２つのコアが含まれ、当該永久磁石形モータの極数が２Ｐ極（Ｐ；正の整数）であるとして、前記第１コアには、それぞれコア外周側がＳ極に着磁されたＰ個の第１永久磁石がコア外周に沿って均等な間隔で埋設されるとともに、上記第１永久磁石の間で回転方向にπ／Ｐずらされた位置にフラックスバリア用の第１孔がＰ個形成され、前記第２コアには、それぞれコア外周側がＮ極に着磁されたＰ個の第２永久磁石がコア外周に沿って均等な間隔で埋設されるとともに、上記第２永久磁石の間で回転方向にπ／Ｐずらされた位置にフラックスバリア用の第２孔がＰ個形成され、前記第１永久磁石と前記第２孔とが相対し、前記第２永久磁石と前記第１孔とが相対する状態で、前記前記第１コアと前記第２コアとが同軸的に連結されていることを特徴としている。
【０００９】
この場合、前記第１コアと第２コアとを重ね合わせてインナーコアを構成する際、前記第１孔が前記第２永久磁石を埋設するための形状孔に包含され、前記第２孔が前記第１永久磁石を埋設するための形状孔に包含されるようにすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図４を参照して詳しく説明する。本発明の永久磁石形モータは、インナーロータコアを同極の永久磁石を埋設した複数のコアで構成し、各コアにフラックスバリア用の孔を形成することによりｑ軸のインダクタンスが大きくなり、また複数コアによりマグネットトルクとリラクタンストルクとの比が選定可能となることに着目したものである。
【００１１】
そのために、例えば図１ないし図３に示すように、この永久磁石形モータのロータコア（磁石埋込型界磁鉄心）１０は、同極（例えばＳ極）の永久磁石１１およびフラックスバリア用の孔１２をそれぞれ２つ有する第１のコア（鉄心）１３と、永久磁石１１と異なる同極（Ｎ極）の永久磁石１４およびフラックスバリア用の孔１５をそれぞれ２つ有する第２のコア（鉄心）１６とからなる。なお、第１のコア１３と第２のコア１６との比は１：１にするとよい。また、１７はコアの中心孔（シャフト用孔）である。
【００１２】
具体的に説明すると、第１のコア１３は、同極（Ｓ極）の永久磁石１１をπ回転させた位置に埋設し、各永久磁石１１をπ／２回転させた位置（Ｎ極に対応する位置）に孔１２を形成する。なお、永久磁石１１および孔１２の形状はコアの外径に対して逆円弧状とし、また孔１２を永久磁石１１より小さくするとよい。
【００１３】
同様に、第２のコア１６は、同極（Ｎ極）の永久磁石１４をπ回転させた位置に埋設し、各永久磁石１４をπ／２回転させた位置に孔１５を形成する。また、永久磁石１４および孔１５の形状は、前記永久磁石１１および孔１２と同じく、コアの外径に対して逆円弧状とし、また孔１５を永久磁石１４より小さくするとよい。
【００１４】
そして、図１および図４に示すように、前記永久磁石１１，１４を収納した第１および第２のコア１３，１６をπ／２回転させた形で重ね合わせ、ｄ軸およびｑ軸を一致させる。すると、永久磁石１１と孔１５とが相対した位置となり、永久磁石１４と孔１２とが相対した位置となり、孔１２は永久磁石１４の形状に包含され、孔１５は永久磁石１１の形状に包含される。つまり、第１および第２のコア１３，１６のスリットを形成する際、面積の小さい方のスリットが相対する大きい方のスリットに全て包含される。
【００１５】
なお、第１および第２のコア１３，１６の永久磁石１１，１４はそれぞれ２つであるが、２Ｐ極（Ｐ；正の整数）のモータにも適用可能である。この場合、２Ｐ極のうち同極（Ｓ極またはＮ極）のＰ個には永久磁石を埋め込み、残りの異極のＰ個にはフラックスバリア用の小さい孔を形成する。そして、各コアを２π／２Ｐ（４極であればπ／２）ずらして重ね合わせて組み立てればよい。なお、ステータコアの巻線としてはその２Ｐ極の磁極に合わせて施すことになる。
【００１６】
図４に示すロータ構成図を参照してインダクタンスについて説明する。なお、２４スロットのステータコア１８には三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の電機子巻線が施されているが、スロット数や電機子巻線が異なっていてもよい。また、ステータコア１８において、例えば外径側の巻線をＵ相、内径側の巻線をＷ相、その中間の巻線をＶ相としている。
【００１７】
前記第１および第２のコア１３，１６により、ステータコア１８からの磁束が内部に入り込み易くなるためｑ軸インダクタンスＬｑが大きくなり、ひいてはインダクタンスの差（Ｌｑ−Ｌｄ）が大きくなり、リラクタンストルクが大きくなる。すなわち、第１および第２のコア１３，１６には永久磁石のないカ所があるからである。
【００１８】
また、第１のコア１３の孔１２を第２のコア１６の永久磁石１４に平行とし、第２のコアの孔１５を第１のコア１３の永久磁石１１に平行としていることから、フラックスバリア効果が有効に発揮される。また、インダクタンスの差（Ｌｑ−Ｌｄ）を大きくするために、例えばその孔１２をロータの外径側に寄せるとよい。
【００１９】
さらに、永久磁石１１，１４を大きくするとともに、その孔１２，１５を大きくすれば、マグネットトルクを大きくすることができるだけでなく、インダクタンスの差（Ｌｑ−Ｌｄ）をさらに大きくすることができる。
【００２０】
このように、第１のおよび第２のコア１３，１６に、それぞれ同極（Ｓ極またはＮ極）の永久磁石１１，１４を埋設するとともに、永久磁石１１，１４に相対してフラックスバリア用の孔１２，１５を設けたので、１極当りの永久磁石１１，１４が１つで済むために、コストアップにならず、またｑ軸インダクタンスＬｑを大きくすることができ、ひいてはリラクタンストルクを大きくすることができ、高効率のモータを得ることができるようになる。
【００２１】
ところで、前記ロータコア１０は、電磁鋼板をプレスで打ち抜いて積層し、永久磁石１１，１４を埋めて着磁することになるが、そのプレスの際に前記永久磁石１１，１４の形状孔、孔１２，１５および中心孔（シャフト用の孔）１７を打ち抜けばよい。この場合、前述したように、永久磁石１１のスリットに孔１５のスリットを包含し、永久磁石１５のスリットに孔１２のスリットを包含するようにしていることから、プレス製造上のコストが従来と変わらず、つまり製造能率を落とすことなく、コストアップにならずに済む。 また、前述した永久磁石１１，１４を収納して固定し（埋設し）、着磁したロータコアを組み込んでブラシレスＤＣモータとし、空気調和機の圧縮機モータ等として利用すれば、コストをアップすることなく、空気調和機の性能アップ（運転効率の上昇、振動や騒音の低下）を図ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インナーロータコアを第１および第２のコアで構成し、第１のコアには前記永久磁石形モータの２Ｐ極（Ｐ；正の整数）のうち同極（Ｓ極）となる永久磁石をＰ個だけ埋設し、かつ該極と異なる極（Ｎ極）の位置に孔をＰ個形成し、前記第２のコアには同極（Ｎ極）となる永久磁石をＰだけ埋設し、かつ該極と異なる極（Ｓ極）の位置に孔をＰ個形成し、前記第１および第２のコアを重ねるようにしたので、１極当りの磁石数を増加せずに、つまりコストアップにならずに済み、第１および第２のコアには異極の永久磁石がないために、ｑ軸のインダクタンスを大きくすることができ、ひいてはリラクタンストルクを大きくすることができ、モータの効率向上を図ることができるという効果がある。
【００２３】
また、前記第１および第２のコアの孔を前記永久磁石の形状孔に包含するようにしたので、請求項１の効果に加え、前記孔が永久磁石の形状に包含されることから、コアの打ち抜き積層が容易であり、つまり当該モータの製造コストアップにならずに済むという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明の実施の一形態を示す永久磁石形モータのインナーロータの概略的縦断面図。
【図２】  図１に示すインナーロータの概略的部分横断面図。
【図３】  図１に示すインナーロータの概略的部分横断面図。
【図４】  図１に示すインナーロータを有する永久磁石モータの概略的平面図。
【図５】  従来の永久磁石形モータロータの概略的平面図。
【図６】  従来の永久磁石形モータロータの概略的平面図。
【符号の説明】
１０  ロータコア（磁石埋込型界磁鉄心）
１１，１４  永久磁石
１２，１５  孔（フラックスバリア用）
１３  第１のコア
１６  第２のコア
１７  中心孔（シャフト用孔）
１８  ステータコア
【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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