JP2016163462A

JP2016163462A - 永久磁石電動機

Info

Publication number: JP2016163462A
Application number: JP2015041674A
Authority: JP
Inventors: 慎二道木; Shinji Michiki; 佐藤　光彦; Mitsuhiko Sato; 光彦佐藤; 睦雄冨田; Mutsuo Tomita; 金子　清一; Seiichi Kaneko; 清一金子
Original assignee: Aichi Elec Co
Current assignee: Aichi Elec Co
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-09-05

Abstract

【課題】永久磁石の減磁を防止しながら磁束量を確保することができる永久磁石電動機を提供する。【解決手段】回転子４００の主磁極部Ａの磁石挿入孔４１０Ａ１には、永久磁石４５０Ａ１が挿入されている。永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁４５４Ａ１と回転子４００の外周面４００ａの間には、空隙４４２Ａ１が設けられている。空隙４４２Ａ１は、永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁４５４Ａ１と対向する第１の部分と、第１の部分から主磁極部Ａの磁極中心方向に延在する第２の部分により形成されている。永久磁石４５０Ａ１と、空隙４４２Ａ１の第２の部分の内周壁４１５Ａ１とにより形成される角度θ、内周壁４１５Ａ１を外周壁４１１Ａ１に投影した時の外周壁４１１Ａ１の延在方向に沿った長さＮ、内周壁４１５Ａ１の主磁極部中心側の端部Ｑを外周壁４１１Ａ１に投影した位置から永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁４５４Ａ１までの長さＬが、［３８度≦θ≦４４度］、［０．７≦（Ｌ／Ｎ）≦１．０］を満足するように構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、永久磁石電動機に関し、特に、永久磁石の減磁を防止しながら磁束量を確保することができる永久磁石電動機に関する。

冷蔵庫や空調装置に設けられている圧縮機、車両、車両に搭載されている車載機器等を駆動する電動機として永久磁石電動機が用いられている。例えば、固定子と回転子を備え、回転子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている主磁極部と補助磁極部を有し、主磁極部には磁石挿入孔が形成され、磁石挿入孔には永久磁石が挿入されている永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている）が用いられている。永久磁石としては、好適には、希土類磁石が用いられる。このような永久磁石電動機は、永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、回転子の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる。
ここで、永久磁石の外周側端壁部と回転子の外周面の間の回転子部分（鉄心部分）を介して短絡磁束が流れると、主磁束の磁束量が減少する。そこで、このような永久磁石電動機では、永久磁石の外周側端壁部と回転子の外周面の間に空隙が設けられている。
従来、短絡磁束量をより低減して主磁束の磁束量を増大させるために、永久磁石の外周側端壁部と回転子の外周面の間に設けられる空隙を、主磁極部中心方向に延在させた永久磁石電動機が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−３００７９６号公報

特許文献１に開示されている永久磁石電動機では、永久磁石の外周側端壁部と回転子の外周面の間に設けられる空隙を主磁極部中心方向に延在させることにより、短絡磁束量を低減して主磁束の磁束量を増大させている。
ここで、永久磁石の外周側端部（外周側端壁部の近傍）に主磁束が集中すると、永久磁石の外周側端部が減磁し、主磁束の磁束量が低下する。永久磁石の減磁を防止するためには、永久磁石を厚くする必要がある。永久磁石を厚くすると、磁石使用量が増大するため、永久磁石電動機が高価となる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、永久磁石の減磁を防止しながら磁束量を確保することができる永久磁石電動機を提供することを目的とする。

本発明の永久磁石電動機は、固定子と、固定子の内側に間隙（エアギャップ）を介して回転可能に配置された回転子を備え、回転子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている主磁極部と補助磁極部を有し、主磁極部には磁石挿入孔が形成され、磁石挿入孔には永久磁石が挿入されている。
「軸方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、回転軸の延在方向（長手方向）を表している。永久磁石としては、典型的には、希土類磁石が用いられるが、フェライト磁石等の種々の永久磁石を用いることもできる。主磁極部に形成される磁石挿入孔や磁石挿入孔に挿入される永久磁石の数や断面形状等は、マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を利用することができる範囲内で種々変更可能である。
本発明では、磁石挿入孔は、第１の外周側壁部と、第１の外周側壁部より回転中心側に配置されている第１の内周側壁部により形成される磁石挿入部を有している。好適には、第１の外周側壁部と第１の内周側壁部は平行（「略平行」を含む）に配置される。
また、回転子は、磁石挿入孔に挿入されている永久磁石の外周側端壁部と回転子の外周面の間に空隙を有している。空隙は、永久磁石の外周側端壁部と対向する第１の部分と、第１の部分から主磁極部中心方向に延在する第２の部分を有している。第２の部分は、第２の外周側壁部と、第２の外周側壁部より回転中心側に配置されている第２の内周側壁部により形成されている。好適には、第２の外周側壁部と第２の内周側壁部は平行（「略平行」を含む）に配置される。空隙は、磁石挿入孔内に設けてもよいし、磁石挿入孔と回転子の外周面の間に設けてもよい。
そして、第１の外周側壁部と第２の内周側壁部により形成される角度θ、第２の内周側壁部を第１の外周側壁部に投影した時の第１の外周側壁部の延在方向に沿った長さＮ、第２の内周側壁部の主磁極部中心側の端部を第１の外周側壁部に投影した位置から永久磁石の外周側端壁部までの長さＬが［３８度≦θ≦４４度］および［０．７≦（Ｌ／Ｎ）≦１．０］を満足するように構成されている。
本発明では、［３８度≦θ≦４４度］および［０．７≦（Ｌ／Ｎ）≦１．０］を満足するように構成されていることにより、永久磁石の外周側端部の減磁を防止しながら、主磁束の磁束量を確保することができる。
本発明の異なる形態では、固定子の内周面と回転子の外周面の間隙の幅Ｇ、永久磁石の厚さＨ、空隙を形成する第２の外周側壁部と第２の内周側壁部壁の間隔Ｓが［Ｇ≦Ｓ≦Ｈ］を満足するように構成されている。
本形態では、［Ｇ≦Ｓ］を満足するように構成されていることにより、空隙の第２の部分を介して短絡磁束が流れるのを防止することができる。また、［Ｓ≦Ｈ］を満足するように構成されていることにより、永久磁石の長さを長くすることができ、主磁束の磁束量を確保することができる。
本発明の他の異なる形態では、［Ｈ≦Ｌ］を満足するように構成されている。
本形態では、永久磁石の外周側端部の減磁を防止しながら主磁束の磁束量を確保することができる。
本発明の他の異なる形態では、空隙と回転子の外周面の間隔の最小値Ｔが［０．４ｍｍ≦Ｔ≦１．０ｍｍ］を満足するように構成されている。
本形態では、遠心力に対する回転子の強度を確保することができるとともに、主磁束の短絡を抑制することができる。
本発明の他の異なる形態では、空隙が磁石挿入孔の内部に設けられている。なお、永久磁石を磁石挿入孔内の所定位置に位置決めする必要がある場合には、例えば、磁石挿入孔を形成する第１の外周側壁部および第１の内周側壁部の少なくとも一方に位置決め用の突部あるいは位置決め用の段差部等の位置決め部を設ける方法を用いることができる。
本形態では、空隙を容易に形成することができる。
本発明の他の異なる形態では、空隙が、磁石挿入孔と回転子の外周面の間に設けられている。空隙を磁石挿入孔と回転子の外周面の間に設ける方法としては、典型的には、磁石挿入孔の外周側端壁部と回転子の外周面の間に孔を形成する方法が用いられる。
本形態では、磁石挿入孔と孔の間および孔と回転子の外周面の間に外周ブリッジ部が形成されるため、遠心力に対する回転子の強度をより高めることができる。
本発明の他の異なる形態では、磁石挿入孔は第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔を有し、第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔の間に中央ブリッジ部が形成されている。また、永久磁石は、第１および第２の磁石挿入孔に挿入される第１および第２の永久磁石を有している。
本形態では、遠心力に対する回転子の強度をより高めることができる。
磁石挿入孔は、マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を利用することができる種々の態様で配置することができる。例えば、中央が回転中心方向に飛び出ているＶ字状に配置する態様、周方向に沿って直線状に配置する態様、中央が回転中心方向に飛び出ている台形状に配置する態様を用いることができる。

本発明の永久磁石電動機では、永久磁石の減磁を防止しながら磁束量を確保することができる。

本発明の永久磁石電動機の第１の実施形態の概略構成図である。第１の実施形態の永久磁石電動機を構成する回転子の部分拡大図である。図２の部分拡大図である。磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部と空隙の第２の部分を形成する第２の内周側壁部により形成される角度θと主磁束の磁束量および永久磁石の外周側端部の減磁開始電流との関係を示すグラフである。本発明の永久磁石電動機の第２の実施形態を構成する回転子の部分拡大図である。本発明の永久磁石電動機の第３の実施形態を構成する回転子の部分拡大図である。本発明の永久磁石電動機の第４の実施形態の概略構成図である。第４の実施形態の永久磁石電動機を構成する回転子の部分拡大図である。本発明の永久磁石電動機の第５の実施形態の概略構成図である。第５の実施形態の永久磁石電動機を構成する回転子の部分拡大図である。

以下に、本発明の永久磁石電動機の実施形態を、図面を参照して説明する。
なお、本明細書では、「軸方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、回転子（回転軸）の回転中心を通る回転中心線の方向を示す。「周方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸方向（回転中心線の方向）に直角な断面でみて、回転中心を中心とする円周方向を示す。「径方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸方向に直角な断面でみて、回転中心を通る方向を示す。
また、「ｄ軸」は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部の周方向中心（主磁極部中心）と回転中心を結ぶ線を示し、「ｑ軸」は、軸方向に直角な断面で見て、補助磁極部の周方向中心（補助磁極部中心）と回転中心を結ぶ線を示す。
また、「内周側」は、軸方向に直角な断面で見て、回転中心側を示し、「外周側」は、軸方向に直角な断面で見て、回転中心と反対側（回転子の外周面側）を示す。
また、「平行」という記載は、「略平行」を含むものとして用いられている。

本発明の永久磁石電動機の第１の実施形態を、図１、図２を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の永久磁石電動機２００の概略構成を示す図であり、図２は、第１の実施形態の永久磁石電動機２００を構成する回転子４００の部分拡大図である。なお、図１および図２は、軸方向に直角な方向から見た断面図である。

本実施形態の永久磁石電動機２００は、固定子３００と、固定子３００に対して回転可能に配置される回転子４００により構成されている。
固定子３００は、複数の電磁鋼板を積層した固定子コアにより構成され、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨーク３１１、ヨーク３１１から径方向に沿って回転中心Ｏ側に延在する複数のティース３１２を有している。ティース３１２は、径方向に沿って延在するティース基部３１２ａと、ティース基部３１２ａの先端側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部３１２ｂを有している。ティース先端部３１２ｂは、回転子４００（外周面４００ａ）と対向する側にティース先端面３１２ｃを有している。図示は省略しているが、周方向に隣接するティース３１２により形成されるスロット３１３内に固定子巻線が挿入されている。

回転子４００は、複数の電磁鋼板を積層した回転子コアにより構成され、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］と補助磁極部［ＡＢ］〜［ＤＡ］が交互に配置されている。
本実施形態では、軸方向に直角な断面で見て、回転子４００の外周面４００ａが円形に形成されている。回転子４００は、回転子４００の外周面４００ａと固定子３００の内周面（ティース先端面３１２ｃ）の間の間隙（エアギャップ）の長さＧが所定値となるように配置されている。

主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］には磁石挿入孔が形成され、磁石挿入孔には永久磁石が挿入されている。
主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］および主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］の間に配置されている補助磁極［ＡＢ］〜［ＤＡ］は同じ構成であるため、以下では、図２を参照して、主磁極部［Ａ］の構成を説明する。

本実施形態では、主磁極部［Ａ］には、周方向に沿って、主磁極部中心線（ｄ軸）を挟んで両側に第１の磁石挿入孔４１０Ａ１と第２の磁石挿入孔４１０Ａ２が形成されている。そして、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１には第１の永久磁石４５０Ａ１が挿入され、第２の磁石挿入孔４１０Ａ２には第２の永久磁石４５０Ａ２が挿入されている。第１の磁石挿入孔４１０Ａ１と第２の磁石挿入孔４１０Ａ２、第１の永久磁石４５０Ａ１と第２の永久磁石４５０Ａ２は、中央が回転中心Ｏ方向に飛び出ているＶ字状に配置されている。

本実施形態では、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１と第２の磁石挿入孔４１０Ａ２、第１の永久磁石４５０Ａ１と第２の永久磁石４５０Ａ２は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部中心線（ｄ軸）に対して線対称となるように形成されている。
第１の永久磁石４５０Ａ１は、軸方向に直角な断面形状が、外周側壁部４５１Ａ１、内周側壁部４５２Ａ１、内周側端壁部４５３Ａ１および外周側端壁部４５４Ａ１により四角形（「略四角形」を含む）に形成されている。
第２の永久磁石４５０Ａ２は、第１の永久磁石４５０Ａ１と同様に、断面形状が、外周側壁部４５１Ａ２、内周側壁部４５２Ａ２、内周側端壁部４５３Ａ２および外周側端壁部４５４Ａ２により四角形に形成されている。

第１の磁石挿入孔４１０Ａ１は、第１の外周側壁部４１１Ａ１、第１の内周側壁部４１２Ａ１、内周側端壁部４１３Ａ１、外周側端壁部４１４Ａ１、第２の内周側壁部４１５Ａ１、第２の外周側壁部４１６Ａ１および連結用端壁部４１７Ａ１を有している。
第１の外周側壁部４１１Ａ１と第１の内周側壁部４１２Ａ１は、隣接する補助磁極部［ＤＡ］のｑ軸に対して傾斜する方向に、平行（「略平行」を含む）に延在している。内周側端壁部４１３Ａ１は、第１の外周側壁部４１１Ａ１および第１の内周側壁部４１２Ａ１の主磁極部中心側（ｄ軸側）の端部に接続され、ｄ軸に平行（「略平行」を含む）に延在している。外周側端壁部４１４Ａ１は、第１の内周側壁部４１２Ａ１の、回転子４００の外周面４００ａ側の端部に接続され、周方向に沿って主磁極部中心（ｄ軸）方向に延在している。外周側端壁部４１４Ａ１は、直線状に延在させてもよいし、回転子４００の外周面４００ａに平行（「略平行」を含む）に円弧状に延在させてもよい。第２の内周側壁部４１５Ａ１および第２の外周側壁部４１６Ａ１は、それぞれ第１の外周側壁部４１１Ａ１の、回転子４００の外周面４００ａ側の端部および外周側端壁部４１４Ａ１の主磁極部中心側（ｄ軸側）の端部に接続され、主磁極部中心方向に平行（「略平行」を含む）に延在している。連結用端壁部４１７Ａ１は、第２の内周側壁部４１５Ａ１および第２の外周側壁部４１６Ａ１の主磁極部中心側の端部に接続され、径方向に沿って延在している。
第１の内周側壁部４１２Ａ１には、第１の永久磁石４５０Ａ１を第１の磁石挿入孔４１０Ａ１内の所定位置に位置決めするための突部４１８Ａ１が第１の磁石挿入孔４１０Ａ１内に突出するように設けられている。なお、位置決め用の突部は、第１の外周側壁部４１１Ａ１および第１の内周側壁部４１２Ａ１の少なくとも一方に設けられていればよい。また、突部以外の位置決め部材を設けることもできる。

本実施形態では、第１の外周側壁部４１１Ａ１、第１の内周側壁部４１２Ａ１および内周側端壁部４１３Ａ１によって、第１の永久磁石４５０Ａ１が挿入される磁石挿入部が形成されている。なお、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の第１の外周側壁部４１１Ａ１および第１の内周側壁部４１２Ａ１が隣接する補助磁極部［ＤＡ］のｑ軸に対して傾斜する方向に沿って延在し、内周側端壁部４１３Ａ１がｄ軸に平行に配置され、第１の永久磁石４５０Ａ１の断面が四角形に形成されているため、第１の永久磁石４５０Ａ１の内周側端壁部４５３Ａ１と第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の内周側端壁部４１３Ａ１の間に空隙４４１Ａ１が形成されている。

また、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁部４５４Ａ１と回転子４００の外周面４００ａの間に、第１の空隙４４２Ａ１が形成されている。
本実施形態では、第１の空隙４４２Ａ１は、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁部４５４Ａ１と対向する第１の部分と、第１の部分から周方向に沿って主磁極部中心方向（ｄ軸方向）に延在する第２の部分を有している。第１の空隙４４２Ａ１の第１の部分は、第１の外周側壁部４１１Ａ１、第１の内周側壁部４１２Ａ１および外周側端壁部４１４Ａ１により形成されている。第１の空隙４４２Ａ１の第２の部分は、第２の内周側壁部４１５Ａ１、第２の外周側壁部４１６Ａ１および連結用端壁部４１７Ａ１により形成されている。
第１の空隙４４２Ａ１によって、第１の永久磁石４５０Ａ１の磁束（主磁束）が短絡されるのが防止される。

第２の磁石挿入孔４１０Ａ２は、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１と同様に、第１の外周側壁部４１１Ａ２、第１の内周側壁部４１２Ａ２、内周側端壁部４１３Ａ２、外周側端壁部４１４Ａ２、第２の内周側壁部４１５Ａ２、第２の外周側壁部４１６Ａ２および連結用端壁部４１７Ａ２を有している。第１の内周側壁部４１２Ａ２には、第２の永久磁石４５０Ａ２を第２の磁石挿入孔４１０Ａ２内の所定位置に位置決めするための突部４１８Ａ２が第２の磁石挿入孔４１０Ａ２内に突出するように設けられている。
そして、第１の外周側壁部４１１Ａ２、第１の内周側壁部４１２Ａ２および内周側端壁部４１３Ａ２によって、第２の永久磁石４５０Ａ２が挿入される磁石挿入部が形成されている。また、第１の外周側壁部４１１Ａ２、第１の内周側壁部４１２Ａ２、外周側端壁部４１４Ａ２、第２の内周側壁部４１５Ａ２、第２の外周側壁部４１６Ａ２および連結用端壁部４１７Ａ２によって、第２の永久磁石４５０Ａ２の外周側端壁部４５４Ａ２と回転子４００の外周面４００ａの間に第２の空隙４４２Ａ２が形成されている。

本実施形態では、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の第１の外周側壁部４１１Ａ１および第２の磁石挿入孔４１０Ａ２の第１の外周側壁部４１１Ａ２が、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部」に対応し、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の第１の内周側壁部４１２Ａ１および第２の磁石挿入孔４１０Ａ２の第１の内周側壁部４１２Ａ２が、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の内周側壁部」に対応する。また、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の第２の内周側壁部４１５Ａ１および第２の磁石挿入孔４１０Ａ２の第２の内周側壁部４１５Ａ２が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の内周側壁部」に対応し、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の第２の外周側壁部４１６Ａ１および第２の磁石挿入孔４１０Ａ２の第２の外周側壁部４１６Ａ２が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の外周側壁部」に対応する。また、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁部４５４Ａ１および第２の永久磁石４５０Ａ２の外周側端壁部４５４Ａ２が、本発明の「永久磁石の外周側端壁部」に対応する。

本実施形態では、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１と第２の磁石挿入孔４１０Ａ２の間、すなわち、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の内周側端壁部４１３Ａ１と第２の磁石挿入孔４１０Ａ２の内周側端壁部４１３Ａ２の間に中央ブリッジ部４３１Ａが形成されている。
また、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１と回転子４００の外周面４００ａの間、すなわち、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の外周側端壁部４１４Ａ１と外周面４００ａの間に第１の外周ブリッジ部４３２Ａが形成されている。同様に、第２の磁石挿入孔４１０Ａ２と回転子４００の外周面４００ａの間、すなわち、第２の磁石挿入孔４１０Ａ２の外周側端壁部４１４Ａ２と外周面４００ａの間に第２の外周ブリッジ部４３３Ａが形成されている。
内周ブリッジ部４３１Ａ、第１の外周ブリッジ部４３２Ａおよび第２の外周ブリッジ部４３３Ａにより、回転時に発生する遠心力に対する回転子４００の強度が高められる。

他の主磁極部［Ｂ］〜［Ｄ］にも、主磁極部［Ａ］と同様の構成の第１の磁石挿入孔４１０Ｂ１〜４１０Ｄ１と第２の磁石挿入孔４１０Ｂ２〜４１０Ｄ２が形成され、それぞれに第１の永久磁石４５０Ｂ１〜４５０Ｄ１と第２の永久磁石４５０Ｂ２〜４５０Ｄ２が挿入されている。そして、主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］の間に補助磁極部［ＡＢ］〜［ＤＡ］が形成されている。これにより、本実施形態の永久磁石電動機２００は、マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を利用することができる。

次に、図２の部分拡大図である図３を参照して本実施形態の具体的な構成を説明する。
ここで、第１の空隙４４２Ａ１の第２の部分を形成する第２の内周側壁部４１５Ａ１と、磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部４１１Ａ１により形成される角度をθ（度）とする。
また、第１の空隙４４２Ａ１の第２の部分を形成する第２の内周側壁部４１５Ａ１（長さＭ）を、磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部４１１Ａ１に投影した時の長さ（第１の外周側壁部４１１Ａ１の延在方向に沿った長さ）をＮとする。なお、第１の永久磁石４５０Ａ１の延在方向（外周壁部４５１Ａ１あるいは内周壁部４５２Ａ１の延在方向）は、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の第１の外周壁部４１１Ａ１の延在方向と平行であるから、第２の内周側壁部４１５Ａ１の長さＭを第１の外周側壁部４１１Ａ１に投影することは、第２の内周側壁部４１５Ａ１の長さＭを第１の永久磁石４５０Ａ１の延在方向に投影することと等価である。
さらに、第１の空隙４４２Ａ１の第２の部分を形成する第２の内周側壁部４１５Ａ１の主磁極部中心側（ｄ軸側）の端部Ｑを、磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部４１１Ａ１に投影した位置Ｒから、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁部４５４Ａ１までの長さをＬとする。

図４は、角度θ（度）と第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端部（外周側端壁部４５４Ａ１の近傍）の減磁開始電流および主磁極部［Ａ］を流れる主磁束の磁束量との関係を示すグラフである。図４では、横軸は角度θを表し、一方の縦軸は磁束量を表し、他方の縦軸は減磁開始電流を表している。なお、減磁開始電流は、減磁が開始する電流を表している。すなわち、減磁開始電流が小さいほど減磁し易い。
図４において、実線は、主磁束の磁束量を示すグラフである。実線Ｘ１は［（Ｌ／Ｎ）＝０．９５］である場合の磁束量のグラフ、実線Ｘ２は［（Ｌ／Ｎ）＝０．７２］である場合の磁束量のグラフ、実線Ｘ３は［（Ｌ／Ｎ）＝０．７］である場合の磁束量のグラフ、実線Ｘ４は［（Ｌ／Ｎ）＝０．６８］である場合の磁束量のグラフである。
また、破線は、減磁開始電流を示すグラフである。破線Ｙ１は［（Ｌ／Ｎ）＝０．９５］である場合の減磁開始電流のグラフ、破線Ｙ２は［（Ｌ／Ｎ）＝０．７２］である場合の減磁開始電流のグラフ、破線Ｙ３は［（Ｌ／Ｎ）＝０．７］である場合の減磁開始電流のグラフ、破線Ｙ４は［（Ｌ／Ｎ）＝０．６８］である場合の減磁開始電流のグラフである。

図４から、主磁束の磁束量は、角度θが大きくなるほど増加することが理解できる。これは、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の第１の内周側壁部４１１Ａ１と第２の内周側壁部４１５Ａ１により形成される窪みの開口が大きくなるほど主磁束が窪みの奥まで（第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端部）まで流れるようになることによるものである。そして、主磁束の磁束量は、（Ｌ／Ｎ）が大きくなるほど、すなわち、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁部４５４Ａ１が、第１の内周側壁部４１１Ａ１と第２の内周側壁部４１５Ａ１により形成される窪みの奥に配置されるほど増加することが理解できる。これは、（Ｌ／Ｎ）が大きいほど第１の永久磁石４５０Ａ１の磁石量が増加することによるものである。
ここで、図４から、（Ｌ／Ｎ）が０．７より小さくなると［（Ｌ／Ｎ）＜０．７］、（Ｌ／Ｎ）が０．７以上である場合［０．７≦（Ｌ／Ｎ）］に較べて磁束量が少ないことが理解できる。さらに、（Ｌ／Ｎ）が０．７以上である場合［０．７≦（Ｌ／Ｎ）］には、角度θが３８度以上の領域［３８度≦θ］では、角度θの増加とともに磁束量が緩やかに増加しているが、角度θが３８度より小さくなると［θ＜３８度］、磁束量が急激に減少していることが理解できる。

また、図４から、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端部における減磁開始電流は、角度θが大きくなるほど低下することが理解できる。これは、第１の内周側壁部４１１Ａ１と第２の内周側壁部４１５Ａ１により形成される窪みの開口が大きくなるほど第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端部に磁束が集中し易くなり、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端部が減磁し易くなることによるものである。そして、減磁開始電流は、（Ｌ／Ｎ）が小さくなるほど、すなわち、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁部４５４Ａ１が、第１の内周側壁部４１１Ａ１と第２の内周側壁部４１５Ａ１により形成される窪みの開口側に配置されるほど低下することが理解できる。これは、（Ｌ／Ｎ）が小さいほど第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端部に磁束が集中し易くなることによるものである。
ここで、図４から、（Ｌ／Ｎ）が０．７より小さくなると［（Ｌ／Ｎ）＜０．７］、（Ｌ／Ｎ）が０．７以上である場合［０．７≦（Ｌ／Ｎ）］に較べて減磁開始電流が大きく低下することが理解できる。さらに、（Ｌ／Ｎ）が０．７以上である場合［０．７≦（Ｌ／Ｎ）］には、角度θが４４度以下の領域［θ≦４４度］では、角度θの増加とともに減磁開始電流は緩やかに低下しているが、角度θが４４度を超えると［４４度＜θ］、減磁開始電流が急激に低下していることが理解できる。

なお、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端壁部４５４Ａ１が、第１の内周側壁部４１１Ａ１と第２の内周側壁部４１５Ａ１との接続箇所より外周側に配置された場合［１．０＜（Ｌ／Ｎ）］には、接続箇所より外周側の磁石部分が有効に利用されない。
以上のことから、［３８度≦θ≦４４度］および［０．７≦（Ｌ／Ｎ）≦１．０］が満足されるように構成することにより、減磁開始電流の低下を抑制しながら（永久磁石の外周側端部の減磁を抑制しながら）、主磁束の磁束量を確保することができることが理解できる。

次に、第１の空隙４４２Ａ１の第２の部分を形成する第２の内周側壁部４１５Ａ１と第２の外周側壁部４１６Ａ１の間隔Ｓについて検討する。ここで、第１の永久磁石４５０Ａ１の厚さをＨとし、固定子３００の内周面（ティース先端面３１２ｃ）と回転子４００の外周面４００ａの間隙の長さをＧとする。
間隔Ｓが、固定子３００の内周面３１２ｃと回転子４００の外周面４００ａの間隙Ｇより小さいと、主磁束の短絡を防止する効果が低い。
また、間隔Ｓが、第１の永久磁石４５０Ａ１の厚さＨより大きいと、第１の永久磁石４５０Ａ１の長さを長くするのが困難となり、主磁束の磁束量を確保することができなくなる。この場合、マグネットトルクが低下するため、固定子巻線に供給する電流を増加させる必要がある。
したがって、主磁束の短絡を防止しながら、主磁束の磁束量を確保することができるようにするために、［Ｇ≦Ｓ≦Ｈ］が満足されるように構成することが好ましい。

次に、第１の空隙４４２Ａ１の第２の部分を形成する第２の内周側壁部４１５Ａ１（長さＭ）を、磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部４１１Ａ１に投影した時の長さＮの最小値について検討する。長さＮが第１の永久磁石４５０Ａ１の厚さＨ未満であると、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端部が減磁するおそれがある。
したがって、第１の永久磁石４５０Ａ１の外周側端部での減磁を防止して主磁束の磁束量を確保するために、［Ｈ≦Ｌ］が満足されるように構成することが好ましい。

次に、第１の空隙４４２Ａ１と回転子４００の外周面４００ａの間隔の最小値Ｔについて検討する。第１の空隙４４２Ａ１と回転子４００の外周面４００ａの間隔の最小値Ｔは、第１の磁石挿入孔４１０Ａ１の外周側端壁部４１４Ａ１と回転子４０の外周面４００ａの間隔の最小値である。外周側端壁部４１４Ａ１と回転子４００の外周面４００ａの間には、第１の外周ブリッジ部４３２Ａが形成される。
したがって、遠心力に対する回転子４００の強度を確保するとともに、主磁束の短絡を抑制するために、［０．４ｍｍ≦Ｔ≦１．０ｍｍ］が満足されるように構成することが好ましい。

次に、本発明の永久磁石電動機の他の実施形態を説明する。なお、以下に説明する各実施形態の永久磁石電動機は、回転子に形成される磁石挿入孔と磁石挿入孔に挿入される永久磁石が異なるだけで、他の構成は同じであるため、磁石挿入孔と永久磁石についてのみ説明する。

本発明の第２の実施形態の永久磁石電動機を構成する回転子５００の部分拡大図が図５に示されている。
第１の実施形態の回転子４００では、永久磁石の外周側端壁部と回転子の外周面の間に配置する空隙を磁石挿入孔内に設けたが、本実施形態の回転子５００では、磁石挿入孔と回転子の外周面の間に設けている。
本実施形態の回転子５００の主磁極部［Ａ］には、周方向に沿って、ｄ軸を挟んで両側に第１の磁石挿入孔５１０Ａ１および第１の孔５２０Ａ１と第２の磁石挿入孔５１０Ａ２および第２の孔５２０Ａ２が形成されている。そして、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１に第１の永久磁石５５０Ａ１が挿入され、第２の磁石挿入孔５１０Ａ２に第２の永久磁石５５０Ａ２が挿入されている。
第１の磁石挿入孔５１０Ａ１と第２の磁石挿入孔５１０Ａ２、第１の永久磁石５５０Ａ１と第２の永久磁石５５０Ａ２は、中央が回転中心Ｏ方向に飛び出ているＶ字状に配置されている。

第１の磁石挿入孔５１０Ａ１は、外周側壁部５１１Ａ１、外周側壁部５１１Ａ１より内周側に配置され、外周側壁部５１１Ａ１と平行に延在する内周側壁部５１２Ａ１、内周側端壁部５１３Ａ１および外周側端壁部５１４Ａ１を有している。また、第１の永久磁石５５０Ａ１は、軸方向に直角な断面形状が、外周側壁部５５１Ａ１、内周側壁部５５２Ａ１、内周側端壁部５５３Ａ１および外周側端壁部５５４Ａ１により四角形に形成されている。
本実施形態では、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１の外周側壁部５１１Ａ１、内周側壁部５１２Ａ１、内周側端壁部５１３Ａ１および外周側端壁部５１４Ａ１によって、第１の永久磁石５５０Ａ１が挿入される磁石挿入部が形成されている。

第１の孔５２０Ａ１は、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１と回転子５００の外周面５００ａの間に形成されている。
第１の孔５２０Ａ１は、第１の連結用端壁部５２１Ａ１、内周側壁壁部５２２Ａ１、外周側端壁部５２３Ａ１、内周側壁部５２４Ａ１、外周側壁部５２５Ａ１および第２の連結用端壁部５２６Ａ１を有している。
内周側端壁部５２２Ａ１は、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１の外周側端壁部５１４Ａ１と対向する位置に配置され、外周側端壁部５１４Ａと平行に延在する。第１の連結用端壁部５２１Ａ１は、内周側端壁部５２２Ａ１の、隣接する補助磁極部（図５では、補助磁極部［ＤＡ］）側の端部に接続され、ｑ軸に沿って外周方向に延在している。外周側端壁部５２３Ａ１は、第１の連結用端壁部５２１Ａ１の外周側の端部に接続され、周方向に沿って主磁極部中心方向（ｄ軸方向）に延在している。内周側壁部５２４Ａ１および外周側壁部５２５Ａ１は、それぞれ内周側壁部５２２Ａ１および外周側端壁部５２３Ａ１の主磁極部中心側（ｄ軸側）の端部に接続され、周方向に沿って平行に延在している。第２の連結用端壁部５２６Ａ１は、内周側壁部５２４Ａ１および外周側壁部５２５Ａ１の主磁極部中心側の端部に接続され、径方向に沿って延在している。
本実施形態では、第１の孔５２０Ａ１によって、第１の永久磁石５５０Ａ１の外周側端壁部５５４Ａ１と回転子５００の外周面５００ａの間に第１の空隙５４２Ａ１が配置されている。また、第１の連結用端壁部５２１Ａ１、内周側端壁部５２２Ａ１および外周側端壁部５２３Ａ１によって、第１の空隙５４２Ａ１の第１の部分が形成され、内周側壁部５２４Ａ１、外周側壁部５２５Ａ１および第２の連結用端壁部５２６Ａ１によって、第１の空隙５４２Ａ１の第２の部分（第１の部分から周方向に沿って主磁極部中心側に延在する第２の部分）が形成されている。

第２の磁石挿入孔５１０Ａ２は、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１と同様に、外周側壁部５１１Ａ２、内周側壁部５１２Ａ２、内周側端壁部５１３Ａ２および外周側端壁部５１４Ａ２を有している。外周側壁部５１１Ａ２、内周側壁部５１２Ａ２、内周側端壁部５１３Ａ２および外周側端壁部５１４Ａ２によって、第２の永久磁石５５０Ａ２が挿入される磁石挿入部が形成されている。
また、第２の孔５２０Ａ２は、第１の孔５２０Ａ１と同様に、第１の連結用端壁部５２１Ａ２、内周側壁壁部５２２Ａ２、外周側端壁部５２３Ａ２、内周側壁部５２４Ａ２、外周側壁部５２５Ａ２および第２の連結用端壁部５２６Ａ２を有している。第２の孔５２０Ａ２によって、第２の永久磁石５５０Ａ２の外周側端壁部５５４Ａ２と回転子５００の外周面５００ａの間に第２の空隙５４２Ａ２が配置されている。

本実施形態では、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１の第１の外周側壁部５１１Ａ１および第２の磁石挿入孔５１０Ａ２の第１の外周側壁部５１１Ａ２が、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部」に対応し、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１の第１の内周側壁部５１２Ａ１および第２の磁石挿入孔５１０Ａ２の第１の内周側壁部５１２Ａ２が、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の内周側壁部」に対応する。また、第１の孔５２０Ａ１の内周側壁部５２２Ａ１および第２の孔５２０Ａ２の内周側壁部５２２Ａ２が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の内周側壁部」に対応し、第１の孔５２０Ａ１の外周側壁部５２３Ａ１および第２の孔５２０Ａ２の外周側壁部５２３Ａ２が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の外周側壁部」に対応する。また、第１の永久磁石５５０Ａ１の外周側端壁部５５４Ａ１および第２の永久磁石５５０Ａ２の外周側端壁部５５４Ａ２が、本発明の「永久磁石の外周側端壁部」に対応する。

本実施形態では、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１（内周側端壁部５１３Ａ１）と第２の磁石挿入孔５１０Ａ２（内周側端壁部５１３Ａ２）の間に中央ブリッジ部５３１Ａが形成されている。
また、第１の孔５２０Ａ１（外周側端壁部５２３Ａ１）と回転子５００の外周面５００ａの間に第１の外周ブリッジ部５３２Ａが形成されているとともに、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１（外周側端壁部５１４Ａ１）と第１の孔５２０Ａ１（内周側端壁部５２２Ａ１）の間に第２の外周ブリッジ部５３４Ａが形成されている。同様に、第２の孔５２０Ａ２（外周側端壁部５２３Ａ２）と回転子５００の外周面５００ａの間に第３の外周ブリッジ部５３３Ａが形成されているとともに、第２の磁石挿入孔５１０Ａ２（外周側端壁部５１４Ａ２）と第２の孔５２０Ａ２（内周側端壁部５２２Ａ２）の間に第４の外周ブリッジ部５３５Ａが形成されている。
内周ブリッジ部５３１Ａ、第１〜第４の外周ブリッジ部５３２Ａ、５３４Ａ、５３３Ａおよび５３５Ａにより、回転時に発生する遠心力に対する回転子５００の強度をより高めることができる。
なお、本実施形態では、永久磁石を磁石挿入孔内の所定位置に位置決めするための位置決め部材を設けていないが、位置決め部材を用いることもできる。

本実施形態では、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１の外周側壁部５１１Ａ１（第２の磁石挿入孔５１０Ａ２の外周側壁部５１１Ａ２）が、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部」に対応し、第１の磁石挿入孔５１０Ａ１の内周側壁部５１２Ａ１（第２の磁石挿入孔５１０Ａ２の内周側壁部５１２Ａ２）が、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の内周側壁部」に対応する。また、第１の孔５２０Ａ１の内周側壁部５２４Ａ１（第２の孔５２０Ａ２の内周側壁部５２４Ａ２が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の内周側壁部」に対応し、第１の孔５２０Ａ１の外周側壁部５２５Ａ１（第２の孔５２０Ａ２の外周側壁部５２５Ａ２）が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の外周側壁部」に対応する。
また、「第１の磁石挿入孔５１０Ａ１の外周側壁部５１１Ａ１（第２の磁石挿入孔５１０Ａ２の外周側壁部５１１Ａ２）と第１の孔５２０Ａ１の内周側壁部５２４Ａ１（第２の孔５２０Ａ２の内周側壁部５２４Ａ２）の延長線上の接続箇所」が、図３に示されている第１の実施形態の「第１の外周側壁部４１１Ａ１と第２の内周側壁部４１５Ａ１との接続箇所」に対応する。
角度θ、（Ｌ／Ｎ）、永久磁石の厚さＨ、長さＬ、空隙と回転子の外周面との間隔の最小値Ｔに関しては、第１の実施形態と同様である。

本発明の第３の実施形態の永久磁石電動機を構成する回転子６００の部分拡大図が図６に示されている。
第１の実施形態の回転子４００では、永久磁石を磁石挿入孔内の所定位置に位置決めする突部（位置決め部材）を設けたが、本実施形態の回転子６００では、磁石挿入孔の壁部材に、位置決め用の段差部を設けている。
本実施形態の回転子６００は、磁石挿入孔の壁部材に段差部を設けている点のみが第１の実施形態の回転子４００と異なっているため、段差部についてのみ説明する。

本実施形態の回転子６００の主磁極部［Ａ］には、第１の実施形態の回転子４００と同様に、周方向に沿って、ｄ軸を挟んで両側に第１の磁石挿入孔６１０Ａ１と第２の磁石挿入孔６１０Ａ２が形成されている。
第１の磁石挿入孔６１０Ａ１は、第１の外周側壁部６１１Ａ１、第１の内周側壁部６１２Ａ１、第２の内周側壁部６１３Ａ１、内周側端壁部６１４Ａ１、外周側端壁部６１５Ａ１、第３の内周側壁部６１６Ａ１、第２の外周側壁部６１７Ａ１および連結用端壁部６１８Ａ１を有している。
第２の内周側壁部６１３Ａ１は、第２の内周側壁部６１３Ａ１と第１の外周側壁部６１１Ａ１の間隔が第１の内周側壁部６１２Ａ１と第１の外周側壁部６１１Ａ１の間隔より小さくなるように配置されている。すなわち、第２の内周側壁部６１３Ａ１と第１の内周側壁部６１２Ａ１は、段差状に配置されている。そして、第２の内周側壁部６１３Ａ１と第１の外周側壁部６１１Ａ１の間隔は、第１の磁石挿入孔６１０Ａ１に挿入される第１の永久磁石６５０Ａ１の外周側端壁部６５４Ａ１の長さより短く設定されている。これにより、第２の内周側壁部６１３Ａ１と第１の内周側壁部６１２Ａ１の境界部（段差部）が、第１の永久磁石６５０Ａ１を第１の磁石挿入孔６１０Ａ内の所定位置に位置決めするための位置決め部材として作用する。

本実施形態では、第１の磁石挿入孔６１０Ａ１の第１の外周側壁部６１１Ａ１、第１の内周側壁部６１２Ａ１および内周側端壁部６１４Ａ１によって、第１の永久磁石６５０Ａ１が挿入される磁石挿入部が形成されている。
また、第１の外周側壁部６１１Ａ１、第２の内周側壁部６１３Ａ１および外周側端壁部６１５Ａ１によって第１の空隙６４２Ａ１の第１の部分が形成され、第２の内周側壁部６１６Ａ１、第２の外周側壁部６１７Ａ１および連結用端壁部６１８Ａ１によって第１の空隙６４２Ａ１の第２の部分（第１の部分から周方向に沿って主磁極部中心方向に延在する第２の部分）が形成されている。
他の構成は、第１の実施形態の回転子４００と同じである。

本発明の第４の実施形態の永久磁石電動機を構成する回転子７００を、図７および図８を参照して説明する。図７は、回転子７００の概略構成を示す断面図であり、図８は、図７の部分拡大図である。本実施形態の回転子７００では、磁石挿入孔および永久磁石を、周方向に沿って直線状に配置している。
本実施形態の回転子７００は、主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］に磁石挿入孔７１０Ａ〜７１０Ｄが形成され、各磁石挿入孔７１０Ａ〜７１０Ｄに永久磁石７５０Ａ〜７５０Ｄが挿入されている。
主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］は同じ構成であるため、以下では、図８を参照して、主磁極部［Ａ］の構成を説明する。

磁石挿入孔７１０Ａは、第１の外周側壁部７１１Ａ、第１の内周側壁部７１２Ａ、第１の連結用端壁部７１３Ａ１、第１の外周側端壁部７１４Ａ１、第２の内周側壁部７１５Ａ１、第２の外周側壁部７１６Ａ１、第２の連結用端壁部７１７Ａ１、第３の連結用端壁部７１３Ａ２、第２の外周側端壁部７１４Ａ２、第３の内周側壁部７１５Ａ２、第３の外周側壁部７１６Ａ２および第４の連結用端壁部７１７Ａ２を有している。
第１の外周側壁部７１１Ａと第１の内周側壁部７１２Ａは、ｄ軸に直交する方向に、平行に延在している。
第１の連結用端壁部７１３Ａ１は、第１の内周側端壁部７１２Ａの、周方向に沿った一方側（図８では、左側）の端部に接続され、周方向に沿った一方側に隣接する補助磁極部（図８では、補助磁極部［ＤＡ］）のｑ軸に沿って延在している。第１の外周側端壁部７１４Ａ１は、第１の連結用端壁部７１３Ａ１の外周側の端部に接続され、周方向に沿って主磁極部中心方向（ｄ軸方向）に延在している。第２の内周側壁部７１５Ａ１および第２の外周側壁部７１６Ａ１は、それぞれ第１の外周側壁部７１１Ａ１の、周方向に沿った一方側の端部および外周側端壁部７１４Ａ１の主磁極中心側（ｄ軸側）の端部に接続され、周方向に沿って主磁極中心方向に延在している。第２の連結用端壁部７１７Ａ１は、第２の内周側壁部７１５Ａ１および第２の外周側壁部７１６Ａ１の主磁極部中心側の端部に接続され、径方向に沿って延在している。
第３の連結用端壁部７１３Ａ２は、第１の内周側端壁部７１２Ａの、周方向に沿った他方側（図８では、右側）の端部に接続され、周方向に沿った他方側に隣接する補助磁極部（図８では、補助磁極部［ＡＢ］）のｑ軸に沿って延在している。第２の外周側端壁部７１４Ａ２は、第３の連結用端壁部７１３Ａ２の外周側の端部に接続され、周方向に沿って主磁極部中心方向（ｄ軸方向）に延在している。第３の内周側壁部７１５Ａ２および第３の外周側壁部７１６Ａ２は、それぞれ第１の外周側壁部７１１Ａの、周方向に沿った他方側の端部および外周側端壁部７１４Ａ２の主磁極中心側（ｄ軸側）の端部に接続され、周方向に沿って主磁極中心方向に延在している。第４の連結用端壁部７１７Ａ２は、第３の内周側壁部７１５Ａ２および第３の外周側壁部７１６Ａ２の主磁極部中心側の端部に接続され、径方向に沿って延在している。

第１の内周側壁部７１２Ａには、永久磁石７５０Ａを磁石挿入孔７１０Ａ内の所定位置に位置決めするための第１の突部７１８Ａ１および第２の突部７１８Ａ２が磁石挿入孔７１０Ａ１内に突出するように設けられている。
なお、位置決め用の突部は、第１の外周側壁部７１１Ａおよび第１の内周側壁部７１２Ａの少なくとも一方に設けられていればよい。また、突部以外の位置決め部材を設けることもできる。
あるいは、第３の実施形態の回転子６００のように、第１の外周側壁部および第１の内周側壁部の少なくとも一方に位置決め用の段差部を設けてもよい。
また、第２の実施形態の回転子５００のように、磁石挿入孔と回転子の外周面の間に、孔を形成し、位置決め部材を省略することもできる。

本実施形態では、第１の外周側壁部７１１Ａおよび第１の内周側壁部７１２Ａによって、永久磁石７５０Ａが挿入される磁石挿入部が形成されている。
また、第１の外周側壁部７１１Ａ、第１の内周側壁部７１２Ａ、第１の連結用端壁部７１３Ａ１、第１の外周側端壁部７１４Ａ１、第２の内周側壁部７１５Ａ１、第２の外周側壁部７１６Ａ１および第２の連結用端壁部７１７Ａ１によって、永久磁石７５０Ａの周方向に沿った一方側の端壁部７５３Ａと回転子７００の外周面７００ａの間に第１の空隙７４１Ａ１が形成されている。そして、第１の外周側壁部７１１Ａ、第１の内周側壁部７１２Ａ、第１の連結用端壁部７１３Ａ１および第１の外周側端壁部７１４Ａ１によって、第１の空隙７４１Ａ１の第１の部分が形成され、第２の内周側壁部７１５Ａ１、第２の外周側壁部７１６Ａ１および第２の連結用端壁部７１７Ａ１によって、第１の空隙７４１Ａ１の第２の部分が形成されている。
同様に、第１の外周側壁部７１１Ａ、第１の内周側壁部７１２Ａ、第３の連結用端壁部７１３Ａ２、第２の外周側端壁部７１４Ａ２、第３の内周側壁部７１５Ａ２、第３の外周側壁部７１６Ａ２および第４の連結用端壁部７１７Ａ２によって、永久磁石７５０Ａの周方向に沿った他方側の端壁部７５４Ａと回転子７００の外周面７００ａの間に第２の空隙７４１Ａ２が形成されている。そして、第１の外周側壁部７１１Ａ、第１の内周側壁部７１２Ａ、第３の連結用端壁部７１３Ａ２および第２の外周側端壁部７１４Ａ２によって、第２の空隙７４１Ａ２の第１の部分が形成され、第３の内周側壁部７１５Ａ２、第３の外周側壁部７１６Ａ２および第４の連結用端壁部７１７Ａ２によって、第２の空隙７４１Ａ２の第２の部分が形成されている。
また、本実施形態では、磁石挿入孔７１０Ａ１の周方向に沿った一方側および他方側と回転子７００の外周面７００ａの間に外周ブリッジ部が形成されている。すなわち、磁石挿入孔７１０Ａの第１の外周側端壁部７１４Ａ１と外周面７００ａの間に第１の外周ブリッジ部７３１Ａが形成され、磁石挿入孔７１０Ａの第２の外周側端壁部７１４Ａ２と外周面７００ａの間に第２の外周ブリッジ部７３２Ａが形成されている。

本実施形態では、磁石挿入孔７１０Ａの第１の外周側壁部７１１Ａが、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部」に対応し、磁石挿入孔７１０Ａの第１の内周側壁部７１２Ａが、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の内周側壁部」に対応する。また、磁石挿入孔７１０Ａの第２の内周側壁部７１５Ａ１および第３の内周側壁部７１５Ａ２が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の内周側壁部」に対応し、磁石挿入孔７１０Ａの第２の外周側壁部７１６Ａ２および第３の外周側壁部７１６Ａ３が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の外周側壁部」に対応する。また、永久磁石７５０Ａの外周側端壁部７５３Ａおよび７５４Ａが、本発明の「永久磁石の外周側端壁部」に対応する。

本発明の第５の実施形態の永久磁石電動機を構成する回転子８００を、図９および図１０を参照して説明する。図９は、回転子８００の概略構成を示す断面図であり、図１０は、図９の部分拡大図である。本実施形態の回転子８００では、磁石挿入孔および永久磁石を、中央が回転中心Ｏ方向に飛び出ている台形形状に配置している。
本実施形態の回転子８００は、主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］に磁石挿入孔８１０Ａ〜８１０Ｄが形成され、各磁石挿入孔８１０Ａ〜８１０Ｄに第１の永久磁石８５０Ａ１〜８５０Ｄ１、第２の永久磁石８５０Ａ２〜８５０Ｄ２および第３の永久磁石８５０Ａ３〜８５０Ｄ３が挿入されている。
主磁極部［Ａ］〜［Ｄ］は同じ構成であるため、以下では、図１０を参照して、主磁極部［Ａ］の構成を説明する。

磁石挿入孔８１０Ａは、第１の外周側壁部８１１Ａ１、第１の内周側壁部８１２Ａ１、第２の外周側壁部８１３Ａ２、第２の内周側壁部８１４Ａ２、第３の外周側壁部８１３Ａ３、第３の内周側壁部８１４Ａ３、第１の外周側端壁部８１５Ａ２、第４の内周側壁部８１６Ａ２、第４の外周側壁部８１７Ａ２、第１の連結用端壁部８１８Ａ２、第２の外周側端壁部８１５Ａ３、第５の内周側壁部８１６Ａ３、第５の外周側壁部８１７Ａ３および第２の連結用端壁部８１８Ａ３を有している。
第１の外周側壁部８１１Ａ１および第１の内周側壁部８１２Ａ１は、ｄ軸に直交する方向に、平行に延在している。
第２の外周側壁部８１３Ａ２および第２の内周側壁部８１４Ａ２は、それぞれ第１の外周側壁部８１１Ａ１および第１の内周側壁部８１２Ａ１の、周方向に沿った一方側（図１０では、左側）の端部に接続され、周方向に沿った一方側に隣接する補助磁極部（図１０では、補助磁極部［ＤＡ］）のｑ軸に沿って平行に延在している。
第１の外周側端壁部８１５Ａ２は、第２の内周側壁部８１４Ａ２の外周側の端部に接続され、周方向に沿って主磁極部中心方向（ｄ軸方向）に延在している。第４の内周側壁部８１６Ａ２および第４の外周側壁部８１７Ａ２は、それぞれ第２の外周側壁部８１３Ａ２の外周側の端部および第１の外周側端壁部８１５Ａ２の主磁極中心側（ｄ軸側）の端部に接続され、周方向に沿って主磁極部中心方向に延在している。第１の連結用端壁部８１８Ａ２は、第４の内周側壁部８１６Ａ２および第４の外周側壁部８１７Ａ２の主磁極部中心側の端部に接続され、径方向に沿って延在している。
第３の外周側壁部８１３Ａ３および第３の内周側壁部８１４Ａ３は、それぞれ第１の外周側壁部８１１Ａ１および第１の内周側壁部８１２Ａ１の、周方向に沿った他方側（図１０では、右側）の端部に接続され、周方向に沿った他方側に隣接する補助磁極部（図１０では、補助磁極部［ＡＢ］）のｑ軸に沿って平行に延在している。
第２の外周側端壁部８１５Ａ３は、第３の内周側壁部８１４Ａ３の外周側の端部に接続され、周方向に沿って主磁極部中心方向（ｄ軸方向）に延在している。第５の内周側壁部８１６Ａ３および第５の外周側壁部８１７Ａ３は、それぞれ第３の外周側壁部８１３Ａ３の外周側の端部および第２の外周側端壁部８１５Ａ３の主磁極中心側（ｄ軸側）の端部に接続され、周方向に沿って主磁極中心方向に延在している。第２の連結用端壁部８１８Ａ３は、第５の内周側壁部８１６Ａ３および第５の外周側壁部８１７Ａ３の主磁極部中心側の端部に接続され、径方向に沿って延在している。

本実施形態では、第１の外周側壁部８１１Ａ１、第１の内周側壁部８１２Ａ１、第２の外周側壁部８１３Ａ２、第２の内周側壁部８１４Ａ２、第３の外周側壁部８１３Ａ３および第３の内周側壁部８１４Ａ３によって、永久磁石（第１〜第３の永久磁石８５０Ａ１〜８５０Ａ３）が挿入される磁石挿入部が形成されている。
また、第２の外周側壁部８１３Ａ２、第２の内周側壁部８１４Ａ２、第１の外周側端壁部８１５Ａ２、第４の内周側壁部８１６Ａ２、第４の外周側壁部８１７Ａ２および第１の連結用端壁部８１８Ａ２によって、第２の永久磁石８５０Ａ２の外周側端壁部８５４Ａ２と回転子８００の外周面８００ａの間に第１の空隙８４１Ａ１が形成されている。そして、第２の外周側壁部８１３Ａ２、第２の内周側壁部８１４Ａ２および第１の外周側端壁部８１５Ａ２によって、第１の空隙８４１Ａ１の第１の部分が形成され、第４の内周側壁部８１６Ａ２、第４の外周側壁部８１７Ａ２および第１の連結用端壁部８１８Ａ２によって、第１の空隙８４１Ａ１の第２の部分が形成されている。
同様に、第３の外周側壁部８１３Ａ３、第３の内周側壁部８１４Ａ３、第２の外周側端壁部８１５Ａ３、第５の内周側壁部８１６Ａ３、第５の外周側壁部８１７Ａ３および第２の連結用端壁部８１８Ａ３によって、第３の永久磁石８５０Ａ３の外周側端壁部８５４Ａ３と回転子８００の外周面８００ａの間に第２の空隙８４１Ａ２が形成されている。そして、第３の外周側壁部８１３Ａ３、第３の内周側壁部８１４Ａ３および第２の外周側端壁部８１５Ａ３によって、第２の空隙８４１Ａ２の第１の部分が形成され、第５の内周側壁部８１６Ａ３、第５の外周側壁部８１７Ａ３および第２の連結用端壁部８１８Ａ３によって、第２の空隙８４１Ａ２の第２の部分が形成されている。

本実施形態では、磁石挿入孔８１０Ａの第２の外周側壁部８１３Ａ２および第３の外周側壁部８１３Ａ３が、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の外周側壁部」に対応し、磁石挿入孔８１０Ａの第２の内周側壁部８１４Ａ２および第３の内周側壁部８１４Ａ３が、本発明の「磁石挿入部を形成する第１の内周側壁部」に対応する。また、磁石挿入孔８１０Ａの第４の内周側壁部８１６Ａ２および第５の内周側壁部８１６Ａ３が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の内周側壁部」に対応し、磁石挿入孔８１０Ａの第４の外周側壁部８１７Ａ２および第５の外周側壁部８１７Ａ３が、本発明の「空隙の第２の部分を形成する第２の外周側壁部」に対応する。また、第２の永久磁石８５２Ａ２の外周側端壁部８５４Ａ２および第３の永久磁石８５０Ａ３の外周側端壁部８５４Ａ３が、本発明の「永久磁石の外周側端壁部」に対応する。

本発明は、実施形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
本発明は、［３８度≦θ≦４４度］および［０．７≦（Ｌ／Ｎ）≦１．０］が満足されていればよい。他の構成は、適宜選択した一つあるいは複数を組み合わせて用いてもよいし、省略することもできる。
主磁極部に形成される磁石挿入孔および磁石挿入孔に挿入される永久磁石の数や断面形状等は、マグネットトルクとリラクタンストルクの両方を使用することができる範囲内で適宜変更可能である。
磁石挿入孔に挿入されている永久磁石の外周側端壁部と回転子の外周面の間に設ける空隙の形状は、適宜変更可能である。また、空隙を設ける方法としては、磁石挿入孔内に空隙を形成する方法や、磁石挿入孔と回転子の外周面の間に孔を形成する方法を適宜選択して用いることができる。
永久磁石を磁石挿入孔内の所定位置に位置決めする必要がある場合には、磁石挿入孔の少なくとも一つの壁部に位置決め用の突部を設ける方法や、磁石挿入孔の少なくとも一つの壁部に位置決め用の段差部を設ける方法等を適宜選択して用いることができる。

２００永久磁石電動機
２１０回転軸
３００固定子
３１１ヨーク
３１２ティース
３１２ａティース基部
３１２ｂティース先端部
３１２ｃティース先端面
４００、５００、６００、７００、８００回転子
４００ａ、５００ａ、６００ａ、７００ａ、８００ａ外周面
４１０Ａ１、４１０Ａ２、４１０Ｂ１、４１０Ｂ２、４１０Ｃ１、４１０Ｃ２、４１０Ｄ１、４１０Ｄ２、５１０Ａ１、５１０Ａ２、５１０Ｂ１、５１０Ｄ２、６１０Ａ１、６１０Ａ２、６１０Ｂ１、６１０Ｄ２、７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄ、８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃ、８１０Ｄ磁石挿入孔
４１１Ａ１〜４１７Ａ１、４１１Ａ２〜４１７Ａ２、４１１Ｂ１〜４１７Ｂ１、４１１Ｄ２〜４１７Ｄ２、５１１Ａ１〜５１４Ａ１、５１１Ａ２〜５１４Ａ２、５１１Ｂ１〜５１４Ｂ１、５１１Ｄ２〜５１４Ｄ２、５２１Ａ１〜５２６Ａ１、５２１Ａ２〜５２６Ａ２、５２１Ｂ１〜５２６Ｂ１、５２１Ｄ２〜５２６Ｄ２、６１１Ａ１〜６１８Ａ１、６１１Ａ２〜６１８Ａ２、６１１Ｂ１〜６１８Ｂ１、６１１Ｄ２〜６１８Ｄ２、７１１Ａ、７１２Ａ、７１３Ａ１〜７１７Ａ１、７１３Ａ２〜７１７Ａ２、７１１Ｂ、７１２Ｂ、７１３Ｂ１〜７１７Ｂ１、７１１Ｄ、７１２Ｄ、７１３Ｄ２〜７１７Ｄ２、８１１Ａ１、８１２Ａ１、８１３Ａ２〜８１８Ａ２、８１３Ａ３〜８１８Ａ３、８１１Ｂ１、８１２Ｂ１、８１３Ｂ２〜８１８Ｂ２、８１１Ｄ１、８１２Ｄ１、８１３Ｄ３〜８１８Ｄ３壁部
４３１Ａ〜４３１Ｄ、５３１Ａ、６３１Ａ中央ブリッジ部
４３２Ａ〜４３２Ｄ、４３３Ａ〜４３３Ｄ、５３２Ａ〜５３５Ａ、５３２Ｂ、５３４Ｂ、５３３Ａ、５３３Ｄ、５３５Ｄ、６３２Ａ、６３３Ａ、６３２Ｂ、６３３Ｄ、７３１Ａ〜７３１Ｄ、７３２Ａ〜７３２Ｄ、８３１Ａ〜８３１Ｄ、８３２Ａ〜８３２Ｄ外周ブリッジ部
４４１Ａ１〜４４１Ｄ１、４４１Ａ２〜４４１Ｄ２、４４２Ａ１〜４４２Ｄ１、４４２Ａ２〜４４２Ｄ２、５４１Ａ１、５４１Ａ２、５４１Ｂ１、５４１Ｄ２、５４２Ａ１、５４２Ａ２、５４２Ｂ１、５４２Ｄ２、６４１Ａ１、６４１Ａ２、６４１Ｂ１、６４１Ｄ２、６４２Ａ１、６４２Ａ２、６４２Ｂ１、６４２Ｄ２、７４１Ａ１〜７４１Ｄ１、７４１Ａ２〜７４１Ｄ２、８４１Ａ１〜８４１Ｄ１、８４１Ａ２〜８４１Ｄ２空隙
４５０Ａ１〜４５０Ｄ１、４５０Ａ２〜４５０Ｄ２、５５０Ａ１、５５０Ａ２、５５０Ｂ１、５５０Ｄ２、６５０Ａ１、６５０Ａ２、６５０Ｂ１、６５０Ｄ２、７５０Ａ〜７５０Ｄ、８５０Ａ１〜８５０Ｄ１、８５０Ａ２〜８５０Ｄ２、８５０Ａ３〜８５０Ｄ３永久磁石
４５１Ａ１〜４５４Ａ１、４５１Ａ２〜４５４Ａ２、４５１Ｂ１〜４５４Ｂ１、４５１Ｄ２〜４５４Ｄ２、５５１Ａ１〜５５４Ａ１、５５１Ａ２〜５５４Ａ２、５５１Ｂ１〜５５４Ｂ１、５５１Ｄ２〜５５４Ｄ２、６１１Ａ１〜６５Ａ１、６１１Ａ２〜６５４Ａ２、６５１Ｂ１〜６５４Ｂ１、６５１Ｄ２〜６５４Ｄ２、７１１Ａ〜７５４Ａ、７５１Ｂ〜７５３Ｂ、７５１Ｄ、７５２Ｄ、７５４Ｄ、８５１Ａ１〜８５４Ａ１、８５１Ａ２〜８５４Ａ２、８５１Ａ３〜８５４Ａ３、８５１Ｂ１〜８５３Ｂ１、８５１Ｄ１、８５２Ｄ２、８５４Ｄ１、８５１Ｄ３〜８５４Ｄ３壁部
４１８Ａ１、４１８Ａ２、４１８Ｂ１、４１８Ｄ２、７１８Ａ１、７１８Ａ２、７１８Ｂ１、７１８Ｄ２突部
５４２Ａ１、５４２Ａ２、５４２Ｂ１、５４２Ｄ２孔

Claims

固定子と、前記固定子の内側に間隙を介して回転可能に配置された回転子を備え、前記回転子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている主磁極部と補助磁極部を有し、前記主磁極部には磁石挿入孔が設けられ、前記磁石挿入孔には永久磁石が挿入されている永久磁石電動機であって、
前記磁石挿入孔は、第１の外周側壁部と前記第１の外周側壁部より回転中心側に配置されている第１の内周側壁部により形成される磁石挿入部を有しており、
前記回転子は、前記磁石挿入孔に挿入されている前記永久磁石の外周側端壁部と前記回転子の外周面の間に空隙を有しており、
前記空隙は、前記永久磁石の前記外周側端壁部と対向する第１の部分と、前記第１の部分から主磁極部中心方向に延在する第２の部分を有し、前記第２の部分は、第２の外周側壁部と前記第２の外周側壁部より回転中心側に配置されている第２の内周側壁部により形成されており、
前記第１の外周側壁部と前記第２の内周側壁部により形成される角度をθ、前記第２の内周側壁部を前記第１の外周側壁部に投影した時の前記第１の外周側壁部の延在方向に沿った長さをＮ、前記第２の内周側壁部の主磁極部中心側の端部を前記第１の外周側壁部に投影した位置から前記永久磁石の前記外周側端壁部までの長さをＬとした場合、［３８度≦θ≦４４度］、［０．７≦（Ｌ／Ｎ）≦１．０］を満足するように構成されていることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１に記載の電動機であって、
前記間隙の幅をＧ、前記永久磁石の厚さをＨ、前記第２の外周側壁部と前記第２の内周側壁部の間隔をＳとした場合、［Ｇ≦Ｓ≦Ｈ］を満足するように構成されていることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１または２に記載の永久磁石電動機であって、
［Ｈ≦Ｌ］を満足するように構成されていることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の永久磁石電動機であって、
前記空隙と前記回転子の外周面との間隔の最小値をＴとした場合、［０．４ｍｍ≦Ｔ≦１．０ｍｍ］を満足するように構成されていることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の永久磁石電動機であって、
前記空隙は、前記磁石挿入孔の内部に設けられていることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の永久磁石電動機であって、
前記空隙は、前記磁石挿入孔と前記回転子の外周面の間に設けられていることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の永久磁石電動機であって、
前記磁石挿入孔は、中央ブリッジ部を挟んで両側に形成されている第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔を有し、前記永久磁石は、前記第１の磁石挿入孔と前記第２の磁石挿入孔に挿入されている第１の永久磁石と第２の永久磁石を有していることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の永久磁石電動機であって、
前記磁石挿入孔は、中央が回転中心方向に飛び出ているＶ字状に配置されていることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の永久磁石電動機であって、
前記磁石挿入孔は、周方向に沿って直線状に配置されていることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の永久磁石電動機であって、
前記磁石挿入孔は、中央が回転中心方向に飛び出ている台形状に配置されていることを特徴とする永久磁石電動機。