本発明の第1の実施例に係る広範囲定出力永 久磁石モータを図1に示す。図1は、ロータの� ��方向に垂直な断面図である。
 図1に示すように、本実施例においては、中 心部にシャフト30の貫通する鉄心20の外周部� �に、円弧状の永久磁石10を埋め込んでいる。
 鉄心20の外周面は、シャフト30の中心から一 定距離の円形をなすものであり、鉄心外周面 を直線状にカットしている特許文献2とは異� �る。

 永久磁石10は、鉄心外周面からの距離が一� �な円弧形状の外周面を有し、永久磁石11の外 周面の曲率と鉄心20の外周面の曲率はほぼ等� ��い。また、永久磁石10の磁石厚は一定とな� �ている。
 そのため、本実施例の永久磁石モータは、� ��述した特許文献1,2に比較し、ギャップ磁束� ��布が乱れず、トルクリップル、電圧リップ� ��の増大を招く虞もなく、また、ロータの小� ��化にも有利なものである。

 更に、本実施例では、円弧状である永久磁� ��10の鉄心径方向内周側に空孔40を設けて、こ の空孔40がない場合に比較してd軸インダクタ ンスL _d を小さくしたものである。 即ち、鉄心20中� �おいては、永久磁石10が存在する箇所は磁束 の通り難いd軸磁路であるところ、永久磁石10 の鉄心径方向内周側に空孔40を配置すること� ��より、更に磁束が通り難くなることから、� ��の空孔40がない場合に比較してd軸インダク� ��ンスL _d が更に小さくなるのである。

 しかも、鉄心20中において、永久磁石10と 永久磁石10との間、つまり、永久磁石の存在� ��ない箇所は磁束の通り易いq軸磁路であると ころ、空孔40の形状はq軸磁路を妨げないよう に、永久磁石10の中心から両側に行くに従っ� ��隙間が小さくなる紡錘形状となっている。� ��い換えると、永久磁石10の両側ほど、磁路� �なる鉄心20の領域が広く確保されている。

 そのため、本実施例においては、上式(1)に� ��すように、d軸インダクタンスL _d を小さくでき、また、q軸インダクタンスL _q が維持されるため、突極比(L _d -L _q )を大きく取ることができ、リラクタンスト� �クT _r を大きく取ることができる。その結果、磁石 磁束が低減することから、高速回転時におけ る誘起電圧を抑えることができ、高速回転が 可能となるという利点がある。

 本発明の第2の実施例に係る広範囲定出力 永久磁石モータを図2に示す。図2は、ロータ� ��軸方向に垂直な断面図である。本実施例は� ��実施例1に比較して更に磁石磁束を低減し、 高速回転を可能とした構造である。

 即ち、磁石磁束を低減するためには、磁� ��を薄くする方法があるが、磁石が薄くなる� ��減磁耐力が低下し、広範囲定出力運転を行� ��場合は弱め界磁制御を多用するため、減磁� ��可能性が高くなり、得策ではない。そこで� ��本実施例では、磁石厚を確保しつつ、磁石� ��で磁束量を低減するべく、実施例1の永久磁 石10よりも幅の狭い、つまり、周方向の長さ� ��短い永久磁石11を鉄心20内に埋め込むもので ある。永久磁石11の厚さ、つまり、半径方向� ��長さは、実施例1の永久磁石10と等しい。

 一方、実施例1に比較して、d軸インダクタ� �スL _d を同程度に確保するため、永久磁石11の周方� ��両端側にもそれぞれ空孔41を設けたのであ� �。そのため、永久磁石11の鉄心径方向内周側 に空孔40、永久磁石11の周方向両端側に2つの� ��孔41、41合計3つの空孔が配置されることに� �る。
 但し、永久磁石11の固定が不安定とならな� �よう、永久磁石11の鉄心径方向内周面の両角 部を支える磁石押さえ部21を設けている。ま� ��、この様に空孔41を永久磁石11の周方向両端 側に設けた分永久磁石の周方向長さが短くな っている。

 このように、本実施例は、実施例1の永久 磁石10よりも幅が狭く厚さが等しい永久磁石1 1を鉄心20内に埋め込むので、減磁耐力の低下 を回避しつつ、磁石幅で磁束量を低減するこ とができる。そのため、図8に破線で示す通� �、実施例1に比較して磁束密度分布の幅が狭� ��なるので、総磁束量が抑えられ無負荷誘起� ��圧が実施例1より低減するという効果を奏す る。本実施例においても、その他の構成は、 前述した実施例1と同様であり、同様な効果� �奏する。

 本発明の第3の実施例に係る広範囲定出力 永久磁石モータを図3に示す。図3は、ロータ� ��軸方向に垂直な断面図である。本実施例は� ��実施例2において磁石押さえ部21で永久磁石1 1における鉄心の径方向内周面の両角部を支� �るのに代えて、磁石11における鉄心の径方向 外周面の両角部を左右から挟み込むガイド状 の凸部22を設けたものである。

 実施例2では磁石押さえ部21が,図2中に太線� �示すように、狭小ではあるが磁石の鉄心径� �向外周面側から磁石の鉄心径方向内周面側� �部を通り、d軸磁路上に磁束が通り易い磁路� ��形成するものであるが、本実施例では、磁� ��押さえ部21を廃止するので、d軸インダクタ� ��スL _d の増大を抑えられる利点がある。
 なお、本実施例では、磁石押さえ部21の廃� �に伴い、永久磁石11の鉄心径方向内周側から 横方向に連なる広い空孔40が形成される。す� ��わち、実施例2における空孔41、41と一体と� �る空孔40が形成されることとなる。

 このように、本実施例では、磁石11の鉄心� �方向外周面を左右から挟み込むガイド状の� �部22を設けて、磁石押さえ部21を廃止するの� ��、d軸磁路上の磁束が通り難くなり、実施例 2よりd軸インダクタンスL _d を低減する、すなわち、リラクタンストルク T _r を有効に活用できるという効果を奏する。
 本実施例においても、その他の構成は、前� ��した実施例1と同様であり、同様な効果を奏 する。

 本発明の第4の実施例に係る広範囲定出力永 久磁石モータを図4に示す。図4は、ロータの� ��方向に垂直な断面図である。
 本実施例は、実施例3において磁石11の鉄心� ��方向外周面側の両角部を左右から挟み込む� ��イド状の凸部22を設けることに加え、磁石11 の鉄心径方向内周面側を全面的に支える弧状 支持部材23を設けたものである。従って、永� ��磁石11の左右両側の鉄心20は弧状支持部材23� ��より繋がることになる。

 このようにすると、実施例1に比較して、図 4中に太線で示すように、狭小ではあるが磁� �の鉄心の径方向外周面側から弧状支持部材23 に戻るd軸磁路を形成するため、d軸インダク� ��ンスL _d が若干増大するが、弧状支持部材23を縦断す� ��q軸磁路を形成するため、q軸インダクタン� �L _q の増大を促す効果がある。なお、磁石11にお� ��る鉄心径方向外周面側の両角部を左右から� ��み込むガイド状の凸部22を設けるのに代え� �、磁石11における鉄心の径方向内周面側を全 面的に支える弧状支持部材23上に磁石11にお� �る鉄心の径方向内周面側を左右から挟み込� �ガイド状の凸部(図示省略)を設けても良いし 、磁石11の周方向両端側の空孔41を省略した� �計とすることも可能である。

 このように本実施例4は、弧状支持部材23に� ��りd軸インダクタンスL _d も増加するが、同時にq軸インダクタンスL _q も増加するので、前記実施例と同様に突極比 (L _d -L _q )を大きくでき広範囲定出力特性を保ちつつ� �高回転時の誘起電圧を低減でき、かつ磁石11 の固定が確実な形状となる利点がある。本実 施例においても、その他の構成は、前述した 実施例1と同様であり、同様な効果を奏する� �

 本発明の第5の実施例に係る広範囲定出力 永久磁石モータを図10Aおよび図10Bに示す。図 10Aは、ロータの軸方向に垂直な断面図、図10B はステータ-ロータ間のギャップ磁束密度分� �を示すグラフである。

 図10Aに示すように、鉄心20に埋め込まれ� �永久磁石10の外周面は、鉄心外周面までの距 離が中央ほど短く、周方向両端側に行くに従 って長くなる凸型円弧形状としたものである 。つまり、ロータ外径より磁石円弧の曲率が 小さく、ロータ外径より磁石10の外周面の方� ��凸形状になっている。また、永久磁石10の� �石厚は一定となっている。このように本実� �例では、永久磁石10の外周面を鉄心外周面よ りも凸型とした円弧形状としたため、磁石磁 極の中心とステータとの距離が最小となり、 磁石磁極中心の磁束密度を最大とすることが でき、中心から両端部に向かうに従い磁石の 上記径方向外周面側の鉄心が厚くなり、この 厚い部分の漏れ磁束の増加により磁石磁極の 中心に比べて両端部の磁束密度が減少する。

 このため、図10Bに示すように、実施例1に比 べてより正弦波に近い磁束密度分布となり、 より一層の振動と騒音の低減を図ることが出 来る。
 さらに、本実施例の構造は、磁石の鉄心径� ��向外周面側の周方向両端側の鉄心が厚くな� ��ので、耐遠心力も増大し、より一層の高速� ��転による広範囲定出力を実現するものであ� ��。
 本実施例においても、その他の構成は、前� ��した実施例1と同様であり、同様な効果を奏 する。

  本発明の第6の実施例に係る広範囲定出� ��永久磁石モータを図11A,11Bに示す。図11Aは、 ロータの軸方向に垂直な断面図、図11Bは、ス テータ-ロータ間のギャップ磁束密度分布を� �すグラフである。

 図11Aに示すように、鉄心20に埋め込まれ� �永久磁石10の外周面は、鉄心外周面までの距 離が中央ほど短く、周方向両端側に行くに従 って長くなる凸型円弧形状としたものである 。永久磁石10の外周面については、実施例5と 同様である。 本実施例においては、更に、� ��久磁石10の内側面を径方向に対して垂直な� �面としたものである。言い換えると、永久� �石10を“かまぼこ”形状のように磁石10の内� ��面を平らにして、磁石磁極中心の磁石厚を� ��くしたものである。

 そのため、本実施例においても、磁石磁極� ��心の磁束密度分布が増えるので、正弦波に� ��い磁束密度分布となる利点がある。
 本実施例においても、その他の構成は、前� ��した実施例5と同様であり、同様な効果を奏 する。

 本発明の第7の実施例に係る広範囲定出力永 久磁石モータを図12に示す。図12は、ロータ� �軸方向に垂直な断面図である。
 本実施例は、極毎に永久磁石10を周方向に2� ��割以上に分割し、分割した永久磁石10a,10b,10 c間に積層鋼板のブリッジ52,53を設けて遠心力 への耐力を向上させる事で、広い定出力範囲 を確保するだけでなく高速回転時の遠心力へ の耐力をも向上させた構造である。
 即ち、中心部にシャフト30の貫通する鉄心20 の外周部分に、永久磁石10を周方向に三つに� ��割して、永久磁石10a,10b,10cとして埋め込む� �共にこれら永久磁石10a,10b,10cの間には積層鋼 板よりなるブリッジ52,53を介装したものであ� ��。
 また、本実施例も他の実施例同様、d軸の磁 気抵抗を大きく保つため、磁石の鉄心径方向 内周側には空孔を設けている。
 即ち、永久磁石10a,10b,10cの鉄心径方向内周� �には空孔40a,40b,40cを各々設けて、これら空孔 40a,40b,40cがない場合に比較してd軸インダクタ ンスL _d を小さくしたものである。
 更に、永久磁石10a,10b,10cの周方向両側にも� �リッジ51,54を間に挟んでそれぞれ空孔41を設� ��たのである。

 上述した実施例1~6は、極毎の磁石10,11を埋� �込む挿入孔が1つのため、回転時に磁石10,11� �働く遠心力を支えるのは磁石における鉄心� �径方向外周面側の鋼板のみとなる。従って� �広範囲定出力の特性を有しながら、磁石に� �ける鉄心径方向外周面側の鋼板の角部での� �力限界が高速回転の性能の制約となってし� �う。
 これに対し、本実施例は、永久磁石10を周� �向に三つの永久磁石10a,10b,10cに分割して遠心 力を分散させ、これらの永久磁石10a,10b,10cの� ��及び両側にブリッジ51,52,53,54を設け、高速� �転の際の遠心力に耐える構造としている。

 本実施例のように、ブリッジ51,52,53,54を設� �ると、d軸の磁気抵抗が小さくなってしまう� ��、ここで設けるブリッジは遠心力に耐える� ��めの物であるので細くする事が可能で磁気� ��和させて磁束を通りにくくする事ができる� ��
 即ち、磁石間のブリッジ52,53は、磁石間で� �気的に短絡状態にあるので、磁気飽和によ� �て比透磁率は低くなり、d軸の磁束が通りに� ��くなり、d軸インダクタンスL _d の増加を最小限におさえる事ができる。従っ て、実施例3に近い大きな突極比を保つこと� �出来るので、広範囲定出力特性となりえる� �

なお、第1実施例から第7実施例までにおい� ��、図面では、鉄心(20)の内部には永久磁石(10 ,10а、10b、10c、11)が単一又は分割したものを� ��しているが、鉄心20の周方向に沿ってq軸磁� ��を有するべく所定間隔を持って設けられて� ��ることは勿論である。又、第1実施例から第 6実施例までにおいて示す永久磁石(10,11)のN極 は鉄心の径方向外周側に配置されS極は鉄心� �径方向内周側に配置されており、隣接する� �久磁石(10,11)は、逆に、そのN極は、鉄心の径 方向内周側に配置され、そのS極は鉄心の径� �向外周側に配置されている。分割された永� �磁石(10,10а、10b、10c)については、各分割さ� �た永久磁石(10,10а、10b、10c)のN極は、鉄心の� ��方向外周側に配置されそのS極は、鉄心の径 方向内周側に配置されている。