JP5542423B2 - 回転電機の回転子、および回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転子鉄心に永久磁石が設けられた永久磁石式の回転電機の回転子、およびその回転電機に関する。

従来、回転電機としての電動機には、複数相、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相のコイルを固定子鉄心に巻装し、回転子鉄心に磁極としての永久磁石を設けた永久磁石型の電動機（以下、永久磁石電動機という）が知られている。このような永久磁石電動機では、小型化、高トルク化、及び高出力化のために、固定子鉄心に巻装されたコイルに供給される電流やコイルのターン数が増加する傾向にある。この場合、固定子側から発生する起磁力も大きくなり、この起磁力が回転子に設けられている永久磁石に作用することにより、反磁界となって永久磁石が減磁されることがある。そのため、例えば特許文献１の回転子では、永久磁石の減磁しやすい部位、例えば段階的なスキューが形成されている側の端面（以下、スキュー面と称する）に非磁性体材料からなる回転子抜板を設け、永久磁石の減磁を低減している。

特開２００９−１３６０４０号公報

しかしながら、上記した特許文献１の構成では、非磁性体材料からなる回転子抜板部分には永久磁石が存在しないので、回転電機の性能が低下するおそれがある。代わりに、永久磁石を保磁力の高い磁性体で形成することにより減磁を低減することが考えられるものの、保磁力の高い磁性体は高価であるため、永久磁石を高保磁力の磁性体で形成すると材料コストが大幅に増加するという問題がある。一方、低保磁力の磁性体で永久磁石を形成し、耐減磁性を高めるためにその厚みを増加させると、材料コストの増加に加えて、永久磁石の重量や寸法の増加にともなう構造の大形化、ひいては永久磁石電動機の大型化を招くという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、材料コストの大幅な増加を招くことなく、また、構造の大形化を招くことなく永久磁石の耐減磁性を高めることができる回転電機の回転子、および回転電機を提供することにある。

本発明の回転電機の回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、
前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、保磁力の高い磁性体が固定子側に配置され、前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれており、保磁力の高い磁性体は、前記回転子鉄心の積層方向に隣接する前記永久磁石に設けられている保磁力の高い磁性体と接触可能な厚みに形成されていることを特徴とする（請求項１）。

また、本発明の回転電機の回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれているように構成され、更に、前記段階的なずれが形成されている面側の端部に保磁力の高い磁性体が配置されることを特徴とする（請求項４）。

また、本発明の回転電機は、上記した回転子を用いることを特徴とする。

本発明の回転電機の回転子（請求項１）によれば、固定子コイル側に高保磁力部を配置しているので、固定子コイルから発生する起磁力による反磁界の影響を低減することが可能になり、永久磁石の減磁を抑制することができる。また、高価な高保磁力の磁性体を永久磁石の一部に使用しているので、材料コストの大幅な増加を招くことがない。さらに、永久磁石の外形を大きくすることなく耐減磁性を高めることができるので、回転子の大形化を招くことがない。

また、本発明の回転電機の回転子（請求項３）によれば、高保磁力部は、磁極の段階的なずれが形成されている回転子鉄心において、そのずれが形成されている面側の端部に配置されているので、永久磁石の、減磁し易い前記ずれが形成されている面における減磁を抑制することができる。

また、本発明の回転電機によれば、上記した回転子を用いるので、材料コストの大幅な増加を抑制することができるとともに、大形化を招くこともない。

本発明の第１実施形態による回転子の構成を示す図で、図２の領域Ｉの拡大図 永久磁石電動機を概略的に示す図 回転子の側面図 永久磁石の構成を模式的に示す斜視図 永久磁石の配置を模式的に示す図 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図 本発明の第２実施形態による図１相当図 図４相当図 図７のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図で、図６相当図 本発明の第３実施形態による図１相当図 図４相当図 本発明の第４実施形態による図５相当図 図４相当図 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図で、図６相当図 本発明の第５実施形態による図４相当図 図６相当図 本発明の第６実施形態による図１相当図その１ 図１相当図その２ 図１相当図その３ 図４相当図その１ 図１相当図その４ 図４相当図その２ 本発明の第７実施形態による図１相当図その１ 図１相当図その２ 図１相当図その３ 図１相当図その４

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明を電気自動車やハイブリット自動車などに用いられるインバータ駆動方式の永久磁石電動機に適用した第１実施形態について、図１から図６に基づいて説明する。

図２は、永久磁石電動機１の概略を示す図である。永久磁石電動機１は、固定子２及び固定子２の内周側に配置された回転子３から構成されている。固定子２は、固定子鉄心４に、複数相、例えば三相のコイルであるＵ相コイル５、Ｖ相コイル６、Ｗ相コイル７が巻装されている。固定子鉄心４は、例えば珪素鋼板をプレスで打ち抜いた円環状の鉄心片を複数枚積層して一体的に形成された円筒状をなしており、この固定子鉄心４の内周面には、Ｕ相コイル５、Ｖ相コイル６およびＷ相コイル７を配設するための固定子スロット８が複数個所、例えば４８箇所形成されている。以下、Ｕ相コイル５、Ｖ相コイル６およびＷ相コイル７を総称して固定子コイルという。

回転子３は、例えば珪素鋼板をプレスで打ち抜くことなどにより円環状に形成された鉄心片を複数積層してなる回転子鉄心９と、回転子鉄心９の内周部に設けられた回転軸１０とを有している。回転子３は、その外周面と固定子２の内周面との間に僅かな隙間（エアギャップ）を隔てて回転可能に配置されている。回転軸１０は、回転子鉄心９を鉄心材の積層方向に貫いており、回転子鉄心９に固定されている。

回転子鉄心９の外周部には、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体スロット１１（本発明でいう磁性体挿入孔）が複数対、例えば８対、周方向に所定の間隔を存して設けられており、回転子鉄心９を鉄心材の積層方向（軸方向）に貫いている。これら８対の磁性体スロット１１は、それぞれ等間隔に設けられており、回転子３の内周側から視た場合にＶ字状に配置されている。

磁性体スロット１１には、ネオジムなどの希土類系元素を含む磁性体で形成された永久磁石１２がそれぞれ挿入されている。永久磁石１２は、一対の磁性体スロット１１では同じ極が回転子３の外周側に位置するように配置されているとともに、周方向に隣接する磁性体スロット１１では、外周側に位置する極性が互いに逆になるように配置されている。これにより、回転子３の周方向には、互いに極性の異なる磁極（Ｎ極またはＳ極）が交互に形成されている。

このような構成を備えた回転子３には、永久磁石電動機１として考えた場合に、磁束が通り難い磁気的凹部（ｄ軸）と磁束が通り易い磁気的凸部（ｑ軸）とが形成され、ｄ軸では磁気抵抗が高く、ｑ軸では磁気抵抗が低くなる。この磁気抵抗の変化によってリラクタンストルクが発生するとともに、永久磁石１２と固定子２の磁極との間の磁気吸引力および磁気反発力によってもトルクが発生し、回転子３は回転する。

図３は、回転子３を側方から視た側面図である。回転子３に設けられている磁性体スロット１１は、回転子３の軸方向に対する中心位置が回転子３の周方向に段階的にずれている。そのため、この磁性体スロット１１に挿入される永久磁石１２により生成される磁極（図３ではＮ極）も、その中心位置が回転子３の周方向に段階的にずれている。換言すると、回転子３には、その軸方向において、段階的な周方向への磁極のずれ、すなわち段階的なスキューが設けられている。尚、図３には、説明の簡略化のために、永久磁石１２により生成される磁極の一つを模式的に示している。

図１は、図２に示す領域Ｉの拡大図であり、永久磁石１２が磁性体スロット１１に収納された状態を示している。永久磁石１２が収納される一対の磁性体スロット１１間には、ブリッジ部１３が形成されている。ブリッジ部１３は、回転時に永久磁石１２にかかる遠心力により破壊されない強度と、回転子鉄心９を伝わる漏洩磁束の低減とを両立させるため、幅狭に形成されている。また、幅狭にすることにより、隣接する永久磁石１２の離間距離を短くして、ブリッジ部１３を流れる磁束を飽和させ、固定子コイルから発生する磁束がこの磁性体スロット１１間に流れ込むことを抑制している。

また、ブリッジ部１３は、磁性体スロット１１側へ突出した押さえ部１４を有している。永久磁石１２は、磁性体スロット１１に挿入されたとき、この押さえ部１４に当接することにより、位置決めされる。また、磁性体スロット１１の外周側の端部と回転子鉄心９の外周との間には、幅狭なチップ部１５が形成されており、そのチップ部１５側には、磁性体スロット１１側に突出して永久磁石１２を押さえる押さえ部１５ａが形成されている。このチップ部１５は、永久磁石１２の漏洩磁束を制限する。

次に、永久磁石１２について詳細に説明する。
永久磁石１２は、相対的に保磁力が低い磁性体で形成された低保磁力部１２ａと、この低保磁力部１２ａに対して相対的に保磁力が高い磁性体により形成された高保磁力部１２ｂとにより構成されている。具体的には、低保磁力部１２ａを形成する磁性体は、保磁力が１０００〜１６００ｋ［Ａ／ｍ］程度のネオジム系磁石などで形成されており、高保磁力部１２ｂを形成する磁性体は、例えばジスプロシウムなどを添加することにより保磁力を２４００〜２７００ｋ［Ａ／ｍ］程度まで高めたネオジム系磁石で形成されている。尚、低保磁力部１２ａは、高保磁力部１２ｂに対して相対的に保磁力が低い部位を指しているのであり、低保磁力部１２ａの保磁力の大きさ自体は、従来と同等である。

永久磁石１２は、これら低保磁力部１２ａおよび高保磁力部１２ｂを積層し、互いに一体に形成した状態で、磁性体スロット１１に収納されている。この場合、永久磁石１２の外形は、従来から使用されているものと同一の大きさに形成されている。このような永久磁石１２は、断面形状が略長方形をなしており、その短手方向の端部において一対の磁性体スロット１１が対向する側に、高保磁力部１２ｂが配置されている。つまり、高保磁力部１２ｂは、一対の磁性体スロット１１が形成するＶ字の内側の面に設けられている。そのため、永久磁石１２は、図４に示すような外観を有している。

ところで、本実施形態では、図５に示すように、回転子鉄心９の積層方向において互いに隣接する永久磁石１２（実線で示す永久磁石１２と破線で示す永久磁石１２）の中心位置が、回転子鉄心９の周方向にずれている。図５では、説明の簡略化のために磁性体スロット１１を省略しているが、実線にて示す一対の永久磁石１２により形成される磁極と、破線にて示す一対の永久磁石１２により形成される磁極とが互いにその中心位置がずれた状態になり、これにより、回転子３には、軸方向において段階的なスキューが設けられる（図３参照）。

このとき、永久磁石１２の高保磁力部１２ｂの厚さＴは、図６に示すように、永久磁石１２の幅Ｗが見かけ上狭くなるスキュー面９ａにおいて、軸方向に隣接する永久磁石１２の互いの高保磁力部１２ｂが接触可能な厚さに設定されている。つまり、永久磁石１２の幅Ｗが見かけ上狭くなり固定子コイルからの起磁力の影響を受けやすい段階的なずれが形成されたスキュー面９ａ側において、且つ、永久磁石１２の断面視における短手方向において、保持力の高い磁性体で形成された高保磁力部１２ｂが、少なくとも互いの一部が接触するように、また、回転子３の外周側（固定子２側）に位置するように配置されている。

また、永久磁石１２は、図１に示すように、高保磁力部１２ｂと押さえ部１４とが当接する状態で、すなわち、押さえ部１４と低保磁力部１２ａとが接触しない状態になるように厚さＴが設定されている。尚、高保磁力部１２ｂの厚さＴは、回転子３の周方向への磁極のずれの大きさ（所謂、スキュー角）や、磁性体スロット１１の形状などによって適宜調節すればよい。

このような永久磁石１２が設けられた回転子３は、固定子２と組み合わされて、永久磁石電動機１を構成している。このとき、２段階のスキューが設けられている回転子３においては、例えば、その全長の半分の長さを有する同一形状の回転子ブロックが２個製造され、それらを周方向に互いにずらして積層することにより回転子３が形成される。

次に上記した構成の永久磁石電動機１の作用および効果について説明する。
回転子３に設けられている永久磁石１２には、実運転時に、外部の固定子２に巻装されたＵ相コイル５、Ｖ相コイル６、Ｗ相コイル７から発生する起磁力が作用する。このとき、固定子コイルに電流が流れたときに発生する起磁力は、永久磁石１２の磁化方向と逆の向きに加えられ、起磁力の大きさがある大きさを超えると、永久磁石１２は不可逆的に減磁される。その結果、トルク性能が低下するなど永久磁石電動機１の特性の悪化を招くことがある。

そこで、回転子３では、永久磁石１２を、低保磁力部１２ａと、低保磁力部１２ａよりも保磁力の高い高保磁力部１２ｂとで形成し、起磁力の発生源である固定子２側に高保磁力部１２ｂを配置している。高保磁力部１２ｂを形成する磁性体は減磁に対する耐性が高いため、固定子コイルから発生する起磁力による影響を受けやすい部位に高保磁力部１２ｂを配置することにより、永久磁石１２に対する、より大きな反磁界でも減磁しにくくなり、永久磁石１２の減磁を低減することが可能になる。したがって、耐減磁性の高い回転子３を提供することができる。

永久磁石１２を、その一部すなわち固定子コイルに対向する側の面に高保磁力部１２ｂを配置した構造とすることにより、例えば永久磁石１２の表面および端面などの減磁し易かった部位の耐減磁性を高めることができる。また、高保磁力の磁性体の消費量を削減することが可能になり、材料コストの大幅な増加を抑制することができる。

永久磁石１２を、低保磁力部１２ａおよび高保磁力部１２ｂを積層して形成しているので、製造工程が複雑になることが無く、材料コストの大幅な増加を抑制することができる。また、永久磁石１２の大きさを従来の構成から変更することなく、同一の形状になるように形成しているので、磁極としての特性が低下することがなく、また、回転子３が大形化することもない。そのため、製造コストの大幅な増加を招くことがない。

永久磁石１２の断面視で短手方向の端部、且つ、スキュー面９ａ側において、固定子コイル側の端部に高保磁力部１２ｂを配置し、この高保磁力部１２ｂの厚みＴを、スキュー角に応じて、スキュー面９ａにおいて隣接する永久磁石１２間では互いの高保磁力部１２ｂの少なくとも一部が接触するように設定しているので、永久磁石１２の幅Ｗが見かけ上狭くなる部位の保磁力が高くなり、減磁を低減することができる。また、永久磁石１２全体を高保磁力の磁性体で製造する場合に比べて、高保磁力の磁性体の使用量が削減され、材料コストが大幅に増加することを抑制できる。

回転子３を、その全長の半分の長さを有する同一形状の部材を重ね合わせて形成しているので、段階的なスキューを設ける場合であっても、形状が異なる部材を必要とせず、作業工程を簡略化することができる。

このような回転子３を用いることにより、永久磁石電動機１の耐減磁性を高めることが可能になり、信頼性の高い永久磁石電動機１を提供することができる。また、永久磁石電動機１の大形化を招くこともない。さらに、永久磁石１２の耐減磁性が高まったことから、固定子コイルに流す電流値を大きくすることができるなど、永久磁石電動機１の性能の向上を図ることもできる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による回転子について、図７から図９に基づいて説明する。第２実施形態では、回転子に設けられている永久磁石に２箇所の高保磁力部を設けている点が第１実施形態と異なっている。尚、第２実施形態の永久磁石電動機の構成は第１実施形態とほぼ同一である。

図７は、第２実施形態による回転子３の構成を示す図である。永久磁石１２は、第１実施形態と同様に低保磁力部１２ａおよび高保磁力部１２ｂで構成されている。尚、高保磁力部１２ｂを形成する磁性体は、第１実施形態と同様に、低保磁力部１２ａよりも保磁力の高いものが用いられている。

永久磁石１２の高保磁力部１２ｂは、断面視における略長方形の短手方向の両端部、すなわち、磁性体スロット１１が対向する側（Ｖ字の内側）、およびその反対側（Ｖ字の外側）に配置されている。つまり、永久磁石１２は、図８に示すように、挿入方向に対して低保磁力部１２ａの上下に高保磁力部１２ｂが配置された構成になっている。これにより、図９に示すように、永久磁石１２の幅が見かけ上狭くなるスキュー面９ａにおいて、その両側が高保磁力部１２ｂにより保護されている。

このように、永久磁石１２を低保磁力部１２ａと低保磁力部１２ａよりも高保磁力な高保磁力部１２ｂとで形成することにより、固定子２（図２参照）に巻装された固定子コイルから発生する起磁力による減磁を低減することができるなど、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
特に、第２実施形態では、高保磁力部１２ｂを磁性体スロット１１が対向する側の面、およびその反対側の面に配置することにより、回転子３の内周側を流れる磁束による減磁を低減することができ、耐減磁性をさらに高めることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による回転子について、図１０および図１１に基づいて説明する。第３実施形態では、回転子鉄心に外周孔部を設けている点、および高保磁力部を永久磁石の長手方向の両端部に設けている点が第１実施形態と異なっている。尚、第３実施形態の永久磁石電動機の構成は第１実施形態とほぼ同一である。

図１０は、第３実施形態による回転子３の構成を示す図である。回転子鉄心９には、一対の磁性体スロット１１の内側に位置して、外周孔部１６が設けられている。外周孔部１６は、固定子２（図２参照）に設けられている固定子コイルからの磁束の流れ、および永久磁石１２からの磁束の流れを制限する。これにより、トルクリプルや鉄損、あるいは高調波の発生などにともなう永久磁石電動機１の特性の低下が防止されている。

このような回転子鉄心９に収納された永久磁石１２は、第１実施形態と同様に低保磁力部１２ａおよび高保磁力部１２ｂで構成されている。高保磁力部１２ｂは、断面視で略長方形の永久磁石１２の長手方向の両端部、すなわち磁性体スロット１１に挿入されたときに回転子鉄心９の最も外周側および最も内周側に位置する部位に配置されている。つまり、永久磁石１２は、図１１に示すように、挿入方向に対して低保磁力部１２ａの左右両側に高保磁力部１２ｂが配置された構成になっている。

永久磁石１２の最も外周側および最も内周側に位置する角部は、永久磁石１２の厚さが見かけ上薄くなり、固定子２に設けられている固定子コイルからの磁束が通過しやすい部位である。換言すると、永久磁石１２の角部は、反磁界の影響を受けやすく、減磁し易い部位である。本実施形態では、この角部に高保磁力部１２ｂを配置することにより、永久磁石１２の端部の耐減磁性を向上させることができるなど、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

特に、永久磁石１２の断面視で長手方向の両端部、すなわち短辺側の端部に高保磁力部１２ｂを配置しているので、高保磁力の磁性体の使用量の低減が可能になり、材料コストが大幅に増加することを抑制できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による回転子について、図１２から図１４に基づいて説明する。第４実施形態では、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が第１実施形態と異なっている。尚、第４実施形態の永久磁石電動機の構成は第１実施形態とほぼ同一であり、段階的なスキューが設けられている。

図１２は、第４実施形態による回転子３の構成を示す図である。尚、図１２には、説明の簡略化のために、永久磁石１２の配置のみを模式的に示している。このように段階的なスキューが設けられている回転子３においては、上記したように、スキュー面９ａ（図１４参照）は、永久磁石１２の幅が見かけ上狭くなり、減磁しやすい部位である。

そこで、第４実施形態では、図１３および図１４に示すように、永久磁石１２の高保磁力部１２ｂを、磁性体スロット１１（図２参照）への挿入方向、すなわち回転子鉄心９の積層方向において、スキュー面９ａ側の端部に設けている。このような回転子３は、その全長の半分の長さを有する同一形状の部材がまず形成され、その一方を軸方向に対して反転させた状態で、且つ、周方向に互いにずらして積層することにより形成される。

このように、見かけ上幅が狭くなったスキュー面９ａ側に高保磁力部１２ｂを配置することにより、固定子コイルから発生する起磁力による減磁を低減することができるなど、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
特に、第４実施形態では、高保磁力部１２ｂをスキュー面９ａに設けているので、永久磁石１２の幅が見かけ上狭くなって減磁し易い部位の耐減磁性を高めることができる。
また、同一形状の部材を反転させることにより回転子３を形成しているので、作業工程を簡略化することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による回転子について、図１５および図１６に基づいて説明する。第５実施形態は、第４実施形態の変形例であり、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が第４実施形態と異なっている。

図１５は、第５実施形態による永久磁石１２の外観を示す斜視図で第４実施形態の図１３に相当し、図１６は、永久磁石１２の配置を模式的に示す図で第４実施形態の図１４に相当する。第５実施形態では、図１５および図１６に示すように、高保磁力部１２ｂを、磁性体スロット１１（図２参照）への挿入方向、すなわち回転子鉄心９の積層方向における両端部に設けている。このように、高保磁力部１２ｂを永久磁石１２の挿入方向における両端部、すなわちスキュー面９ａと回転子３の端面側とに設けているので、永久磁石１２の幅が見かけ上狭くなるスキュー面９ａにおける耐減磁性を高めることができるとともに、外部からの起磁力の影響を受けやすい回転子３の端面（スキュー面９ａとは反対側の面）側の端部における耐減磁性を高めることができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による回転子について、図１７から図２２に基づいて説明する。第６実施形態は、上記した第１〜第５実施形態の変形例であり、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が上記した各実施形態と異なっている。

永久磁石１２は、例えば図１７に示すように、断面視で略長方形に形成された外周に高保磁力部１２ｂを配置する構成としてもよい。この場合、低保磁力部１２ａと高保磁力部１２ｂとを別体に形成し、互いに積層することにより永久磁石１２を形成してもよい。あるいは、図１８に示すように、永久磁石１２の中心側から外周側に向かって連続的に保磁力が異なる磁性体、すなわち傾斜機能材料の磁性体にて形成するようにしてもよい。これらにより、永久磁石１２の減磁が低減できるなど、第１〜第３実施形態と同様の効果を得ることができる。尚、図１８では、連続的に保磁力が変化する構成を、模式的に低保磁力部１２ａと高保磁力部１２ｂの２段階で示している。

あるいは、外周孔部１６が設けられた回転子３であれば、図１９および図２０に示すように、永久磁石１２を、低保磁力部１２ａの磁性体スロット１１の内側およびその反対側の面に対応する部位以外に高保磁力部１２ｂを配置するような構成としてもよい。これにより、永久磁石１２の角部、スキュー面９ａ側および回転子３の端面側などの減磁し易い部位の減磁を低減することができる。また、外周孔部１６により磁束が制限される側つまり磁性体スロット１１の内側および外側には高保磁力部１２ｂを配置しないので、材料コストの増加を抑制することができる。

あるいは、図２１および図２２に示すように、低保磁力部１２ａの外周全域を高保磁力部１２ｂで覆うような構成としてもよい。これにより、外周孔部１６が設けられていない回転子３の場合であっても、永久磁石１２に対する起磁力の影響が全方向に対して低減され、耐減磁性を向上させることができる。また、この場合、永久磁石１２の中心部から外周側に向かって順次保磁力が異なる傾斜機能材料にて永久磁石１２を形成するとよい。これにより、形状の異なる複数の高保磁力部１２ｂを低保磁力部１２ａに組み付合わせる作業が不要となり、作業効率を向上させることができるとともに、永久磁石１２の部品点数を削減でき、製造コストの増加を抑制することができる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態による回転子について、図２３から図２６に基づいて説明する。第７実施形態では、永久磁石に設けられている高保磁力部の形状が上記した各実施形態と異なっている。

上記した第１〜第６実施形態では、永久磁石１２は、断面形状が略長方形に形成されている。このような断面形状の場合、永久磁石１２を磁性体スロット１１に収納するとき、例えば第１実施形態の永久磁石１２では高保磁力部１２ｂがＶ時の外側に配置されたり、あるいは、第４実施形態の永久磁石１２では高保磁力部１２ｂがスキュー面９ａとは反対側の端部に配置されたりするなど、製造工程において永久磁石１２を誤った方向で収納するおそれがある。

そこで、本実施形態では、永久磁石１２の誤挿入を防止するために、断面形状を変化させている。例えば、図２３に示すように、永久磁石１２の４隅のうち１箇所に面取り部１２ｃが設けられている。このため、面取り部１２ｃが挿入方向の目安となり、永久磁石１２の誤挿入を防止することができる。この場合、面取り部１２ｃを永久磁石１２の長手方向の中心線Ｌ１および短手方向の中心線Ｌ２に対して非対称にするとよい。面取り部１２ｃを左右あるいは上下に非対称に設けることにより、例えば図２３では挿入時に面取り部１２ｃが回転子鉄心９の外周側に配置されていれば正しい方向に挿入されていることが確認でき、作業効率を向上させることができる。また、面取り部１２ｃを、極力チップ部１５に近づけているので、例えば左側の永久磁石１２を右側のスロットに挿入しようとしてもできず、誤挿入を防止することができる。

また、図２４に示すように、磁性体スロット１１を、永久磁石１２の面取り部１２ｃに合わせた形状にしてもよい。尚、第１実施形態のような永久磁石１２の場合、高保磁力部１２ｂは挿入方向に対して対称に形成されている。そのため、図２３及び図２４において、例えば左側の永久磁石１２を挿入方向に対して反転させることにより、右側の永久磁石１２とすることができる。すなわち、同一形状の永久磁石１２を、左右の取り違えなどが発生するおそれを防止しつつ、左右どちらの磁性体スロット１１にも挿入することが可能になり、作業効率を向上させることができる。

あるいは、図２５に示すように、永久磁石１２の一部に凸部１２ｄを設け、凸部１２ｄに対応する位置において磁性体スロット１１に凹部を設けることにより、誤挿入を防止するようにしてもよい。また、図２６に示すように、永久磁石１２の一部に凹部１２ｅを設け、凹部１２ｅに対応する位置において磁性体スロット１１に凸部を設けることにより、誤挿入を防止するようにしてもよい。勿論、凸部１２ｄおよび凹部１２ｅの両方を設ける構成としてもよい。これにより、例えば第４実施形態のようにスキュー面９ａに高保磁力部１２ｂを配置する構成であっても、逆方向には挿入することができないことから、誤挿入を防止することができる。

この場合、凸部１２ｄあるいは凹部１２ｅを、低保磁力部１２ａ側に設けるとよい。すなわち、比較的安価な低保磁力部１２ａに凸部１２ｄあるいは凹部１２ｅを形成することにより、高価な高保磁力部１２ｂの磁性体が研削により無駄になることを防止できる。
これらのように、中心線Ｌ１またはＬ２に対して非対称に形成することにより、あるいは、永久磁石１２と磁性体スロット１１とに凹凸を設けることにより、挿入作業を煩雑化することなく、永久磁石１２の誤挿入を防止することができ、作業効率を改善することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば以下のように変形または拡張することができる。

インバータ駆動方式の三相の永久磁石型電動機に適用した例を示したが、相数や駆動方式などはこれに限定されない。例えば、インナーロータ型やアウターロータ型の電動機や発電機など、永久磁石を用いる回転電機全般に適用することができる。もちろん、車両用以外の目的に用いられる回転電機に適用してもよい。

本発明を段階的なスキューが２段階設けられている回転子３に適用した例を示したが、段階的なスキューを３段階以上設けた回転子に適用してもよい。
第４実施形態を除く各実施形態において、段階的なスキューが設けられていない回転子に適用してもよい。この場合でも、固定子２側に高保磁力部１２ｂを配置することにより、永久磁石１２の減磁を低減することができる。

第１〜第４実施形態の永久磁石１２を、傾斜機能材料の磁性体により形成するようにしてもよい。あるいは、各実施形態において、互いに保磁力が異なる３種類以上の磁性体を用いる構成としてもよい。例えば、外周孔部１６が設けられている回転子の場合、外周孔部１６と対向する側の一部に、高保磁力部１２ｂよりも保磁力が低く、且つ低保磁力部１２ａよりも保磁力が高い磁性体を配置するような構成が考えられる。

図面中、１は永久磁石電動機（回転電機）、２固定子、３は回転子、９は回転子鉄心、９ａはスキュー面（段階的なずれが形成されている面）、１２は永久磁石、１２ａは低保磁力部、１２ｂは高保磁力部、を示す。

Claims (10)

1. 回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、
   前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、保磁力の高い磁性体が固定子側に配置され、
   前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれており、
   保磁力の高い磁性体は、前記回転子鉄心の積層方向に隣り合う前記永久磁石に設けられている保磁力の高い磁性体と接触可能な厚みに形成されていることを特徴とする回転電機の回転子。
2. 前記永久磁石は、断面視において前記固定子と反対側に保磁力の高い磁性体が配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
3. 前記永久磁石は、前記回転子鉄心の積層方向に隣り合う前記永久磁石と重なり合う部位において、その短手方向の端部であって且つその長手方向の全域で、保磁力の高い磁性体同士が接触していることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機の回転子。
4. 回転子鉄心と、前記回転子鉄心に周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、
   前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、
   前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれているように構成され、
   更に、前記段階的なずれが形成されている面側の端部に保磁力の高い磁性体が配置されることを特徴とする回転電機の回転子。
5. 前記永久磁石は、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、保磁力の高い磁性体が固定子側に配置されていることを特徴とする請求項４記載の回転電機の回転子。
6. 前記永久磁石は、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、前記回転子の端面となる部位に保磁力の高い磁性体が配置されていることを特徴とする請求項４または５記載の回転電機の回転子。
7. 前記永久磁石は、断面視においてその長手方向または短手方向の中心線に対し、その形状が非対称に形成されていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項記載の回転電機の回転子。
8. 前記永久磁石には、断面視においてその外縁の一部に凸部が設けられ、前記磁性体挿入孔には、当該凸部に対応する凹部が設けられていることを特徴とする請求項１から７の何れか一項記載の回転電機の回転子。
9. 前記永久磁石には、断面視においてその外縁の一部に凹部が設けられ、前記磁性体挿入孔には、当該凹部に対応する凸部が設けられていることを特徴とする請求項１から８の何れか一項記載の回転電機の回転子。
10. 請求項１から９の何れか一項記載の回転電機の回転子を用いることを特徴とする回転電機。

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