CN102986116B - 永久磁铁埋入型转子以及旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供永久磁铁埋入型转子以及旋转电机。永久磁铁埋入型转子具备：转子铁芯，其适合配置在固定件的径向内侧；第一永久磁铁，其埋入于该转子铁芯的靠近外周面的位置，并在与d轴正交的方向上延伸；以及第二永久磁铁，其埋入于该第一永久磁铁的周向两侧，并沿q轴延伸。该永久磁铁埋入型转子还具备空隙，该空隙以朝该第二永久磁铁离开该第一永久磁铁的周向两端的方式形成于该转子铁芯。该空隙在该转子铁芯的径向上具有位于最外侧的径向外侧端部和位于最内侧的径向内侧端部。该第一永久磁铁的磁极面在转子铁芯的径向上位于该空隙的径向外侧端部与径向内侧端部之间。

Description

永久磁铁埋入型转子以及旋转电机

技术领域

本发明涉及永久磁铁埋入型转子以及具备该永久磁铁埋入型转子的旋转电机，其中，永久磁铁埋入型转子具备：第一永久磁铁，该第一永久磁铁埋入到转子铁芯的靠近外周面的位置并在与d轴正交的方向上延伸；第二永久磁铁，该第二永久磁铁埋入到转子铁芯并沿q轴延伸；以及空隙，该空隙以朝第二永久磁铁离开第一永久磁铁的方式形成于转子铁芯。

背景技术

如图7所示，专利文献1所记载的永久磁铁式磁阻型旋转电机90具备：具备多个电枢线圈91的固定件92；以及配置于该固定件92的径向内侧的转子93。

转子93具备圆筒形的转子铁芯94。在转子铁芯94设有多个磁极。在沿着转子铁芯94的各磁极轴的方向上，以隔开磁极宽度的间隔的方式形成有多对长方形的第一空洞部95。各对第一空洞部95形成在从周向两侧夹入各磁极的位置。分别在第一空洞部95埋入有第一永久磁铁96。另外，在各磁极间，大致沿转子铁芯94的外周形成有长方形的第二空洞部97。分别在第二空洞部97埋入有第二永久磁铁98。

设置于转子铁芯94的第一永久磁铁96和第二永久磁铁98使得磁阻扭矩增大。由此，使得永久磁铁式磁阻型旋转电机90的扭矩增大。

专利文献1:日本特许第3597821号公报

因为第二永久磁铁98配置在转子铁芯94的靠近外周面的位置，所以与该第二永久磁铁98交链的交变磁场较强，从而在第二永久磁铁98产生较大的涡流损耗。因该较大的涡流损耗而导致第二永久磁铁98的温度上升，从而产生自第二永久磁铁98的磁力线减少。因此，永久磁铁式磁阻型旋转电机90的扭矩降低。

作为减少涡流损耗的对策，能够举出采用具有高顽磁力的磁铁作为第二永久磁铁98、增加第二永久磁铁98的厚度、将第二永久磁铁98分割成多个等的对策，但是无论哪种对策都会导致第二永久磁铁98的成本提升，因此这些对策全部不是优选对策。

为了减弱与第二永久磁铁98交链的交变磁场，考虑使第二永久磁铁98与转子铁芯94的外周面分离，即如图7中的双点划线所示那样地使第二永久磁铁98的埋入位置（第二空洞部97的形成位置）向转子铁芯94的中心移动。但是，若使第二永久磁铁98的埋入位置向转子铁芯94的中心移动，则因为第二永久磁铁98与第一永久磁铁96接近，所以第一永久磁铁96与第二永久磁铁98之间的短路磁力线增加，从而从第二永久磁铁98通过固定件92的磁力线减少。因此，永久磁铁式磁阻型旋转电机90的扭矩降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能减少涡流损耗而又不会降低扭矩的永久磁铁埋入型转子、以及具备该永久磁铁埋入型转子的旋转电机。

为了实现上述目的，在本发明的一个实施方式中提供一种永久磁铁埋入型转子，其具备：转子铁芯，其适合配置在固定件的径向内侧；第一永久磁铁，其埋入于该转子铁芯的靠近外周面的位置，并在与d轴正交的方向上延伸；以及第二永久磁铁，其埋入于该第一永久磁铁的周向两侧，并沿q轴延伸。该永久磁铁埋入型转子还具备空隙，上述空隙以朝该第二永久磁铁离开该第一永久磁铁的周向两端的方式形成于该转子铁芯。该空隙具有在该转子铁芯的径向上位于最外侧的径向外侧端部和在该转子铁芯的径向上位于最内侧的径向内侧端部。该第一永久磁铁的磁极面在转子铁芯的径向上位于该空隙的径向外侧端部与径向内侧端部之间。

附图说明

图1是示出基于本发明的第一实施方式的永久磁铁埋入型旋转电机的俯视图。

图2是示出图1的永久磁铁埋入型旋转电机的永久磁铁埋入型转子的磁极的局部放大图。

图3是示出基于本发明的第二实施方式的永久磁铁埋入型旋转电机的俯视图。

图4是示出图3的永久磁铁埋入型旋转电机的永久磁铁埋入型转子的磁极的局部放大图。

图5是示出图1的永久磁铁埋入型旋转电机的第二永久磁铁的其它例子的局部放大图。

图6是示出图3的永久磁铁埋入型旋转电机的第二永久磁铁的其它例子的局部放大图。

图7是示出基于现有技术的永久磁铁式磁阻型旋转电机的俯视图。具体实施方式

以下，结合图1～图2对将本发明具体化了的第一实施方式进行说明。

如图1所示，永久磁铁埋入型旋转电机M具备环状的固定件10、和以能够旋转的方式设置在该固定件10内的永久磁铁埋入型转子15（以下，简单地记作转子15）。固定件10具备环状的定子铁芯11。该定子铁芯11是通过层叠多张磁性体（钢板）制的铁芯板而形成的。

在定子铁芯11的内周部排列有多个齿（teeth）13。另外，在沿定子铁芯11的周向相邻的齿13之间形成有槽12。分别在槽12中组装有线圈30。此处，如图2所示，将齿13的沿与定子铁芯11的径向正交的方向的长度设为齿13的宽度。将通过该齿13的宽度的中间点且在定子铁芯11的径向上延伸的直线设为该齿13的中心轴TL。另外，将相邻的一对齿13的中心轴TL间的宽度设为齿13之间的间距P。上述齿13的中心轴TL间的宽度随着从齿13的前端（径向内侧端部）趋向基端而逐渐增大，因此，在本实施方式中，将一对齿13的前端处的中心轴TL间的宽度、即中心轴TL间的宽度的最小值设为间距P。

接下来，对转子15进行说明。如图1所示，转子15具备圆环状的转子铁芯16，该转子铁芯16是通过层叠多张磁性体（钢板）制的铁芯板161而形成的。在转子铁芯16的中心部贯通设置有轴孔16a。在该轴孔16a插通并固定有永久磁铁埋入型旋转电机M的输出轴（省略图示）。

分别在沿周向将转子铁芯16平均分割（在本实施方式中分割成八份）而得的各假想区域W埋入有一个第一永久磁铁17和两个第二永久磁铁18。第一永久磁铁17以及第二永久磁铁18分别呈平板形状，第一永久磁铁17以及第二永久磁铁18的与转子铁芯16的中心轴C正交的截面形成为矩形形状。

在各假想区域W内，包括一个第一永久磁铁17和两个第二永久磁铁18的一组磁铁组作为一个磁极而发挥功能。在本实施方式中，沿转子铁芯16的周向在8处位置配设有磁铁组，转子15具备8个磁极。另外，多个磁极设置成在转子铁芯16的周向上交替地成为异极。此外，图1所示的d轴26表示一个磁极所产生的磁力线的方向（与第一永久磁铁17的长边方向正交、且通过两个第二永久磁铁18之间的方向），q轴27表示与d轴26在电场及磁场中均正交的轴，并且延伸成圆弧状。

如图2所示，在各假想区域W内，在转子铁芯16的靠近外周面16b的位置形成有第一埋入孔19。第一埋入孔19在与转子铁芯16的中心轴C平行的方向上将转子铁芯16贯通，并且大致沿转子铁芯16的周向细长（矩形形状）地延伸。详细而言，第一埋入孔19的长边与d轴26正交。在该第一埋入孔19嵌入有第一永久磁铁17。

形成第一埋入孔19的面、即形成面包括：与转子铁芯16的外周面16b接近的作为长边侧形成面的外侧形成面19a；以及与该外侧形成面19a对置且与转子铁芯16的内周面接近的作为长边侧形成面的内侧形成面19b。嵌入于第一埋入孔19的第一永久磁铁17具有：磁极面17a，该磁极面17a是与转子铁芯16的外周面16b接近的端面，亦即与外侧形成面19a对置的面；以及反磁极面17b，该反磁极面17b是与转子铁芯16的内周面接近的端面，亦即与内侧形成面19b对置的面。进而，第一永久磁铁17具有作为两条短边侧的端面的磁铁端面17c。

在各假想区域W形成有一对呈矩形形状的第二埋入孔20。各第二埋入孔20在与中心轴C平行的方向上将转子铁芯16贯通，并且各第二埋入孔20的长边从转子铁芯16的径向内侧朝径向外侧延伸。更详细而言，各对第二埋入孔20配置为随着从转子铁芯16的径向内侧趋向径向外侧而相互分离的V字状。各对第二埋入孔20的长边相对于其附近的q轴27的一部分平行地（沿着）延伸。在各第二埋入孔20嵌入有第二永久磁铁18。形成各第二埋入孔20的面、即形成面包括：与第一埋入孔19接近的作为长边侧形成面的第一形成面20a；以及与该第一形成面20a对置且与相邻的磁极的第二埋入孔20接近的作为长边侧形成面的第二形成面20b。

各对第二永久磁铁18配置成同侧（例如，转子铁芯16的外周面16b侧）的端部形成为同极。另外，配置于相邻的磁极的第二永久磁铁18彼此配置成同侧的端部形成为异极。例如，在某个磁极的、一对第二永久磁铁18的外周面16b侧的端部为S极的情况下，相邻的磁极的、一对第二永久磁铁18的外周面16b侧的端部为N极。在本实施方式中，将一对第二永久磁铁18配置在相对于d轴26线对称的位置，以使转子15能够朝正反两个方向旋转。

在转子铁芯16以与第一埋入孔19的两条短边连续的方式形成有各一对第一空隙21。另外，不同于第一空隙21的近似扇形形状的各一对第二空隙22以朝第二永久磁铁18离开第一永久磁铁17的方式形成于转子铁芯16。第一空隙21以及第二空隙22分别在与中心轴C平行的方向上将转子铁芯16贯通。在本实施方式中，位于第一永久磁铁17的各端部附近的第一空隙21和第二空隙22构成一个空隙部23。

一对第一空隙21以随着从对应的第一永久磁铁17向第二永久磁铁18侧分离而逐渐缩窄的方式分别形成于第一永久磁铁17的两条短边的端面。形成第一空隙21的面、即第一空隙21的形成面包括：第一形成面21a，该第一形成面21a与第一埋入孔19的外侧形成面19a连续地向转子铁芯16的内侧延伸；以及第二形成面21b，该第二形成面21b从磁铁端面17c向转子铁芯16的内侧延伸。

形成第二空隙22的面、即第二空隙22的形成面包括：外周侧形成面22a，该外周侧形成面22a沿转子铁芯16的外周面16b延伸成圆弧状；d轴侧形成面22b，该d轴侧形成面22b从该外周侧形成面22a的两个端缘中的靠近第一永久磁铁17的端缘延伸；以及q轴侧形成面22c，该q轴侧形成面22c从上述该外周侧形成面22a的两个端缘中的另一个端缘延伸。d轴侧形成面22b和q轴侧形成面22c随着从转子铁芯16的靠近外周面16b的位置趋向内周面而相互接近。d轴侧形成面22b和q轴侧形成面22c的交点是第二空隙22中的在转子铁芯16的径向上位于最内侧的径向内侧端部Y。另外，在本实施方式中，第二空隙22的外周侧形成面22a相当于第二空隙22中的在转子铁芯16的径向上位于最外侧的径向外侧端部。

在转子铁芯16的外周面16b与第二空隙22的外周侧形成面22a之间形成有外周侧桥24，该外周侧桥24沿转子铁芯16的周向以恒定宽度延伸。即、外周侧桥24的第二空隙22侧的侧面是第二空隙22的外周侧形成面22a。

在转子铁芯16且在第一空隙21与第二空隙22之间形成有加强桥25。即，加强桥25的第一空隙21侧的侧面是第一空隙21的第一形成面21a，加强桥25的第二空隙22侧的侧面是第二空隙22的d轴侧形成面22b。加强桥25以与外周侧桥24的宽度大致相同的恒定宽度延伸。外周侧桥24以及加强桥25的宽度优选为铁芯板161的厚度的两倍以上。

第一永久磁铁17的磁极面17a配置成位于比第二空隙22的外周侧形成面22a（径向外侧端部）更靠转子铁芯16的径向内侧的位置、且位于比第二空隙22的径向内侧端部Y更靠转子铁芯16的径向外侧的位置。即、第一永久磁铁17的磁极面17a在转子铁芯16的径向上位于第二空隙22的外周侧形成面22a（径向外侧端部）与径向内侧端部Y之间。此处，将从转子铁芯16的外周面16b到磁极面17a的、沿d轴26的距离设为第一永久磁铁17的埋入深度F。若以齿13之间的间距P为基准，则埋入深度F优选为（1/10）×P＜F＜（2/3）×P。

两个第二永久磁铁18以随着趋向转子铁芯16的内周面而缩窄彼此间的间隔的方式配置。因此，若第一永久磁铁17接近转子铁芯16的内周面，则第一永久磁铁17的磁铁端面17c接近第二永久磁铁18。若第一永久磁铁17接近转子铁芯16的内周面的程度达到埋入深度F大于2/3P，则会导致第一永久磁铁17与第二永久磁铁18之间的短路磁力线增加，从而并非为优选。另一方面，若第一永久磁铁17接近转子铁芯16的外周面16b的程度达到埋入深度F小于1/10P，则会导致与第一永久磁铁17交链的交变磁场增强，第一永久磁铁17的表面的涡流损耗增大，从而并非为优选。将埋入深度F设定在使得第一永久磁铁17在转子铁芯16的径向上位于一对第二空隙22之间的范围内。

优选地，第一永久磁铁17的长边方向上的长度N处于齿13之间的间距P的1倍～3倍的范围内。若长度N小于间距P，则第一永久磁铁17变得小型化而使得磁力降低，导致产生自第一永久磁铁17的磁力线减少，从而并非为优选。另一方面，若第一永久磁铁17的长度N大于间距P的3倍，则第一永久磁铁17变得过长，从而很难将第二空隙22（空隙部23）以及第二永久磁铁18适当地配置于磁极，从而并非为优选。

另外，优选地，在各磁极中，各第二空隙22（空隙部23）与和该第二空隙22相邻的第二永久磁铁18之间的间隔H（第二空隙22的q轴侧形成面22c与第二埋入孔20的长边侧形成面20a之间的间隔）处于间距P的0.3倍～2倍的范围内。若该间隔H小于间距P的0.3倍，则通过第二永久磁铁18与空隙部23（第二空隙22）之间的磁力线减少，导致永久磁铁埋入型旋转电机M的扭矩降低，从而并非为优选。另一方面，若间隔H大于间距P的2倍，虽然能够使通过第二永久磁铁18与空隙部23（第二空隙22）之间的磁力线增加，但却会导致扭矩脉动增强，从而并非为优选。

接下来，对具备转子15的永久磁铁埋入型旋转电机M的作用进行说明。

通过对线圈30通电而在固定件10产生旋转磁场。该旋转磁场与第一永久磁铁17及第二永久磁铁18之间的磁吸引力以及磁斥力使转子15旋转。此时，因为在转子铁芯16设有第一永久磁铁17和第二永久磁铁18，所以例如与在转子铁芯16仅设有第一永久磁铁17与第二永久磁铁18中的一方的情况相比，磁阻扭矩增大，从而使得永久磁铁埋入型旋转电机M的扭矩增大。

在转子铁芯16，将第一永久磁铁17埋入于转子铁芯16，使得第一永久磁铁17的埋入深度F满足（1/10）×P＜F＜（2/3）×P。因此，第一永久磁铁17配置在不过度接近转子铁芯16的外周面16b、且不过度接近内周面的位置。于是，能够抑制第一永久磁铁17的表面的涡流损耗的产生，并且会减少第一永久磁铁17以及第二永久磁铁18之间的短路磁力线。

根据上述实施方式，能够获得如下优点。

（1）在转子15的转子铁芯16且在转子铁芯16的靠近外周面16b的位置配置有细长地延伸的第一永久磁铁17。另外，两个第二永久磁铁18隔着第一永久磁铁17而配置于转子铁芯16。第一永久磁铁17以外周面16b侧的磁极面17a位于比第二空隙22的外周面16b侧的外周侧形成面22a更靠转子铁芯16的径向内侧的位置、且位于比第二空隙22的径向内侧端部Y更靠转子铁芯16的径向外侧的位置的方式埋入于转子铁芯16。通过以该方式设定第一永久磁铁17的埋入位置，即使将第一永久磁铁17配置在转子铁芯16的靠近外周面16b的位置，也能够防止第一永久磁铁17过度接近外周面16b的情况，从而能够抑制第一永久磁铁17的表面的涡流损耗的产生。进而，还能够防止第一永久磁铁17过度接近转子铁芯16的内周面的情况，从而降低第一永久磁铁17以及第二永久磁铁18之间的短路磁力线。

因此，能够将因涡流损耗而引起的第一永久磁铁17的温度上升抑制为较小，并能够防止第一永久磁铁17的磁力线的减少和上述短路磁力线的增加。其结果，能够防止永久磁铁埋入型旋转电机M的扭矩降低。因为能够抑制第一永久磁铁17的涡流损耗，所以无需采用高顽磁力的磁铁作为第一永久磁铁17、增大第一永久磁铁17的厚度、或将第一永久磁铁17分割为多份。因此，能够避免为了防止扭矩降低而使得第一永久磁铁17的成本提升的情况。

（2）因为将第一永久磁铁17的埋入深度F设定为满足（1/10）×P＜F＜（2/3）×P，所以能够减少涡流损耗而又不使永久磁铁埋入型旋转电机M的扭矩降低。

（3）优选地，第一永久磁铁17的长边方向上的长度N处于齿13之间的间距P的1倍～3倍的范围内。通过以该方式设定第一永久磁铁17的长度N的范围，能够防止因第一永久磁铁17过短而导致产生自第一永久磁铁17的磁力线减少，并能够在磁极中适当地配置第二空隙22（空隙部23）以及第二永久磁铁18。

（4）优选地，第二空隙22与相邻的第二永久磁铁18之间的间隔H处于间距P的0.3倍～2倍的范围内。通过以该方式设定间隔H，能够抑制永久磁铁埋入型旋转电机M的扭矩降低，并能够抑制扭矩脉动的增强。

（5）在各磁极中，两个第二永久磁铁18隔着一个第一永久磁铁17而配置为从转子铁芯16的径向内侧朝径向外侧扩展的V字状。因此，能够使通过各磁极的q轴27的磁力线增加，能够使磁阻扭矩增大。

（6）在第一永久磁铁17的两个磁铁端面17c设置有第一空隙21，在第一永久磁铁17与第二永久磁铁18之间配置有第二空隙22。因此，利用空隙部23（第一空隙21以及第二空隙22）能够减少第一永久磁铁17与第二永久磁铁18之间的短路磁力线。

（7）通过将外周侧桥24以及加强桥25的宽度设定在铁芯板161的厚度的2倍以上，能够确保铁芯板161的冲切时的强度。因此，能够防止外周侧桥24以及加强桥25的形成部位在冲切时产生变形。

以下，结合图3～图4对将本发明具体化了的第二实施方式进行说明。对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略其详细说明。

如图3所示，第一空隙21的形成面包括：外周侧形成面21g，该外周侧形成面21g沿转子铁芯16的外周面16b延伸成圆弧状；以及d轴侧形成面21h，该d轴侧形成面21h从该外周侧形成面21g的两个端缘中的靠近第一永久磁铁17的周向内侧的端缘相对于d轴26平行地延伸。另外，第一空隙21的形成面还包括：形成面21c，该形成面21c从d轴侧形成面21h的径向内侧端缘朝第二永久磁铁18相对于磁极面17a平行地延伸；以及从该形成面21c的端缘与d轴26平行地延伸的延长面21d。进而，第一空隙21的形成面还包括：q轴侧形成面21e，该q轴侧形成面21e从外周侧形成面21g的靠近第二永久磁铁18的端缘朝转子铁芯16的径向内侧延伸；以及内周侧形成面21f，该内周侧形成面21f从q轴侧形成面21e的端缘朝第一永久磁铁17的磁铁端面17c延伸。第一空隙21的形成面包括外周侧形成面21g、d轴侧形成面21h、形成面21c、延长面21d、q轴侧形成面21e以及内周侧形成面21f。

第二空隙22的形成面包括：外周侧形成面22a，该外周侧形成面22a沿转子铁芯16的外周面16b延伸成圆弧状；d轴侧形成面22b，该d轴侧形成面22b自该外周侧形成面22a的两个端缘中的靠近第一永久磁铁17的端缘起与q轴侧形成面21e平行地延伸；以及q轴侧形成面22c，该q轴侧形成面22c从外周侧形成面22a的靠近第二永久磁铁18的端缘沿q轴27延伸。

加强桥25的第一空隙21侧的侧面是第一空隙21的q轴侧形成面21e，加强桥25的第二空隙22侧的侧面是第二空隙22的d轴侧形成面22b。加强桥25的宽度、即q轴侧形成面21e与d轴侧形成面22b之间的间隔在加强桥25的全长范围内恒定。优选地，加强桥25的宽度为铁芯板161的厚度的两倍以上。在各假想区域W（磁极）且在第一永久磁铁17的两个磁铁端面17c侧形成有一对加强桥25。该一对加强桥25配置为从转子铁芯16的外周面16b侧朝径向内侧扩大彼此间的间隔的倒V字状。

在转子铁芯16的外周面16b与第一空隙21的外周侧形成面21g以及第二空隙22的外周侧形成面22a之间，形成有沿转子铁芯16的周向以恒定宽度延伸的外周侧桥24。优选地，外周侧桥24的宽度为铁芯板161的厚度的两倍以上。

第一空隙21与第一永久磁铁17的磁极面17a相比更朝径向外侧延伸，并且与磁铁端面17c相比更朝第二永久磁铁18侧延伸。此处，若将第一永久磁铁17的沿着d轴26的厚度设为T、将从磁铁端面17c到q轴侧形成面21e的沿与d轴26正交的方向的最短距离设为V，则第一空隙21形成为满足（1/3）×T＜V≦T。

若最短距离V小于1/3T，则第一永久磁铁17的磁极面17a与加强桥25接近，从磁极面17a通过加强桥25的磁力线路径缩短，导致该磁力线路径上的磁阻减小，从而并非为优选。此外，第一空隙21的开口宽度缩窄，导致从磁铁端面17c到加强桥25短路的磁力线增加，从而并非为优选。另一方面，若最短距离V大于第一永久磁铁17的厚度T，则第一空隙21变得过大，很难将第一空隙21以及第二空隙22适当地配置于磁极，从而并非为优选。

当将在第一空隙21中通过延长面21d以及磁铁端面17c并与d轴26平行地延伸的直线设为假想线E时，第一空隙21包括：与假想线E相比更靠第二永久磁铁18侧的基部211；以及与假想线E相比更朝第一永久磁铁17的周向内侧延长的延长部212。基部211位于与第一永久磁铁17相比更靠近第二永久磁铁18的位置，延长部212从基部211朝第一永久磁铁17的周向内侧延伸。

该延长部212形成为包括与假想线E相比更靠第一永久磁铁17的周向内侧的外周侧形成面21g的一部分、d轴侧形成面21h、以及形成面21c。延长部212的沿着转子铁芯16的径向的开口宽度比基部211的沿转子铁芯16的径向的开口宽度小。于是，磁力线很难通过基部211，但却易于通过开口宽度较窄的延长部212。因此，在第一空隙21中，延长部212的磁阻小于基部211的磁阻。

在第一空隙21中，内周侧形成面21f相当于在转子铁芯16的径向上位于最内侧的径向内侧端部，外周侧形成面21g相当于在转子铁芯16的径向上位于最外侧的径向外侧端部。

第一永久磁铁17的磁极面17a配置为，位于比第一空隙21的外周侧形成面21g（径向外侧端部）更靠转子铁芯16的径向内侧的位置，且位于比第一空隙21的内周侧形成面21f更靠转子铁芯16的外周面的位置。即、第一永久磁铁17的磁极面17a在转子铁芯16的径向上位于第一空隙21的外周侧形成面21g（径向外侧端部）与内周侧形成面21f之间。此处，将从转子铁芯16的外周面16b到磁极面17a的沿d轴26的距离设为第一永久磁铁17的埋入深度F。若以齿13之间的间距P为基准，则埋入深度优选为（1/10）×P＜F＜（2/3）×P。将埋入深度F设定为使第一永久磁铁17位于一对第二空隙22（空隙部23）之间的范围内。

虽然借助因转子15的旋转而产生的离心力而使得朝向转子铁芯16的外周面16b侧的力作用于第一永久磁铁17，但是能够利用具有机械强度的加强桥25来防止第一永久磁铁17移动。

另外，因产生于固定件10的旋转磁场而引起的磁力线和来自第一永久磁铁17的磁极面17a的磁力线集中于磁铁端面17c与转子铁芯16的外周面16b之间。对线圈30的通电量增大而在第一空隙21与转子铁芯16的外周面16b之间产生磁饱和状态。此时，将第一空隙21的最短距离V设定在规定范围内，使加强桥25与磁铁端面17c分离规定距离，从而使得从磁极面17a到加强桥25的磁力线路径加长，并使得磁阻增大。因此，从磁极面17a朝加强桥25流动的短路磁力线减少。

根据上述第二实施方式，除了第一实施方式的优点（2）～（5）、（7）之外，还能够获得以下优点。

（1）以第一永久磁铁17的厚度T为基准，从第一永久磁铁17的磁铁端面17c到第一空隙21的q轴侧形成面21e的沿与d轴26正交的方向的最短距离V满足（1/3）×T＜V≦T。由此，以加强桥25与磁铁端面17c分离规定距离的方式而形成空隙部23。因此，能够使从磁极面17a通过加强桥25进而到达转子铁芯16的外周面16b或者反磁极面17b的磁力线路径上的磁阻增加，能够使经由加强桥25的短路磁力线减少。其结果，能够不改变加强桥25的宽度、即维持其机械强度，并使经由加强桥25的短路磁力线减少，从而能够防止永久磁铁埋入型旋转电机M的扭矩降低。

（2）在各磁极中，位于第一永久磁铁17的两个磁铁端面17c侧的一对加强桥25配置为从转子铁芯16的外周面16b侧朝径向内侧扩大彼此间的间隔的倒V字状。因此，从磁铁端面17c到作为加强桥25的侧面的q轴侧形成面21e的距离从外周面16b侧朝径向内侧逐渐增大。于是，随着从外周面16b侧朝向径向内侧，因第一空隙21而产生的磁阻增大，从而能够使经由第一空隙21的朝向加强桥25的短路磁力线减少。

（3）第一空隙21形成为从第一永久磁铁17的磁极面17a向转子铁芯16的外周面16b延伸，进而，加强桥25与磁铁端面17c分离规定距离。因此，来自磁极面17a的磁力线在流动于加强桥25之前在第一空隙21中朝转子铁芯16的外周面16b侧流动。于是，除了能够确保最短距离V之外，还能够使到达加强桥25的磁力线路径上的磁阻增加，从而能够使经由加强桥25的短路磁力线进一步减少。

（4）第一空隙21包括基部211和延长部212，延长部212的沿转子铁芯16的径向的开口宽度比基部211的沿转子铁芯16的径向的开口宽度小。因此，与基部211相比，磁力线更容易通过延长部212，延长部212的磁阻减小。于是，在转子铁芯16中，因基部211和延长部212而使得磁阻随着朝向第一永久磁铁17的周向中央而逐渐减小。因此，与并未形成有延长部212的情况相比，转子15旋转时的转子铁芯16的磁阻的变化较为和缓，能够抑制永久磁铁埋入型旋转电机M的扭矩脉动。

（5）第一永久磁铁17的外周面16b侧的磁极面17a位于比第一空隙21的外周面16b侧的外周侧形成面21g更靠转子铁芯16的径向内侧的位置，并且位于比第一空隙21的内周侧形成面21f更靠转子铁芯16的外周面的位置。通过以该方式配置第一永久磁铁17，即使将第一永久磁铁17配置在转子铁芯16的靠近外周面16b的位置，也能够防止第一永久磁铁17过度接近外周面16b的情况，从而能够抑制第一永久磁铁17的表面的涡流损耗的产生。进而，还能够防止第一永久磁铁17过度接近转子铁芯16的内周面的情况，从而能够减少第一永久磁铁17与第二永久磁铁18之间的短路磁力线。

此外，也可以对上述实施方式进行如下变更。

分别如图5及图6所示，可以使形成于转子铁芯16的第二埋入孔20形成为沿q轴27延伸、并从转子铁芯16的径向外侧朝径向内侧凹陷的圆弧状，并且利用截面呈圆弧状的一个永久磁铁形成嵌入到第二埋入孔20的第二永久磁铁18。

在第一及第二实施方式中，在转子铁芯16的各假想区域W形成有一对第二埋入孔20，并在各第二埋入孔20嵌入有第二永久磁铁18。可以代替上述方式而在转子铁芯16形成呈现连成一体的V字状的第二埋入孔20，并将V字状的第二永久磁铁18嵌入到该第二埋入孔20。该V字状的第二永久磁铁18可以是一个一体成型的第二永久磁铁18，也可以是一组被分割成多个部分的第二永久磁铁18。

虽然在第一实施方式中使第二空隙22形成为近似扇形形状，但是也可以适当地改变第二空隙22的形状。

在第一及第二实施方式中，将第一永久磁铁17以及一对第二永久磁铁18配置成相对于d轴26线对称，以使永久磁铁埋入型转子15能够朝正反两个方向旋转。然而，在永久磁铁埋入型转子15仅朝一个方向旋转的情况下，也可以不将第一永久磁铁17以及两个第二永久磁铁18配置成相对于d轴26线对称。

虽然在第一及第二实施方式中将磁极数设为八个，但是也可以改变磁极数。

在第二实施方式中，将一对加强桥25配置成从转子铁芯16的外周面16b侧朝径向内侧扩大彼此间的间隔的倒V字状。也可以代替此方式而将一对加强桥25配置成从转子铁芯16的外周面16b侧朝径向内侧缩小加强桥25之间的间隔的V字状。另外，一对加强桥25可以配置为该一对加强桥25之间的间隔恒定。

在第二实施方式中，外周侧桥24及加强桥25的宽度可以为铁芯板161的厚度的两倍以下。

在第二实施方式中，第一空隙21的延长部212可以形成为随着从基部211朝向d轴26而逐渐缩窄。在该情况下，延长部212的沿转子铁芯16的径向的开口宽度随着从基部211朝向d轴26而逐渐缩窄。因此，转子铁芯16的磁阻随着从基部211朝向d轴26而逐渐减小，因此能够使转子铁芯16的磁阻的变化更和缓，从而能够抑制扭矩脉动。

Claims (15)

1.一种永久磁铁埋入型转子，其特征在于，具备：

转子铁芯，其适合配置在固定件的径向内侧；

第一永久磁铁，其埋入于所述转子铁芯的靠近外周面的位置，并在与d轴正交的方向上延伸；

第二永久磁铁，其埋入于所述第一永久磁铁的周向两侧，并沿q轴延伸；以及

空隙，其以朝所述第二永久磁铁离开所述第一永久磁铁的周向两端的方式形成于所述转子铁芯，

在所述转子铁芯的径向上，所述空隙具有位于最外侧的径向外侧端部和位于最内侧的径向内侧端部，

所述第一永久磁铁的磁极面在转子铁芯的径向上位于所述空隙的径向外侧端部与径向内侧端部之间，

所述空隙形成为使得磁力线从所述第二永久磁铁与所述空隙之间通过，

所述固定件具备环状的定子铁芯、和排列在该定子铁芯的内周部的多个齿，

当将在所述定子铁芯的径向上延伸且通过所述齿的宽度方向上的中间点的直线设为所述齿的中心轴，将相邻的一对齿的所述中心轴之间的宽度设为间距P，将从所述转子铁芯的外周面到所述磁极面的沿着所述d轴的距离设为F时，第一永久磁铁配置成满足(1/10)×P＜F＜(2/3)×P。

2.根据权利要求1所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述第一永久磁铁形成为在与所述d轴正交的方向上细长地延伸的平板形状，所述第一永久磁铁的长边方向上的长度处于所述间距P的1倍～3倍的范围内。

3.根据权利要求1所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述第二永久磁铁与所述空隙之间的间隔处于所述间距P的0.3倍～2倍的范围内。

4.根据权利要求1所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述第二永久磁铁配置为从所述转子铁芯的径向内侧朝径向外侧扩展的V字状、或者从转子铁芯的径向外侧朝径向内侧凹陷的圆弧状。

5.一种旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机具备固定件、和权利要求1～权利要求4中任一项所述的永久磁铁埋入型转子。

6.一种永久磁铁埋入型转子，其特征在于，具备：

转子铁芯，其适合配置在固定件的径向内侧；

第一埋入孔，其形成于所述转子铁芯的靠近外周面的位置，并在与d轴正交的方向上延伸；

第一永久磁铁，其埋入于该第一埋入孔；

第二埋入孔，其在所述第一永久磁铁的周向两侧形成于所述转子铁芯上，并沿q轴延伸；

第二永久磁铁，其埋入于该第二埋入孔；

空隙部，其分别在所述第一埋入孔与所述各第二永久磁铁之间形成于所述转子铁芯，该空隙部包括：与所述第一埋入孔连续且从所述第一永久磁铁的周向各端面朝该第二永久磁铁延伸的第一空隙；以及朝所述第二永久磁铁离开该第一空隙的第二空隙；以及

加强桥，其形成于所述第一空隙与第二空隙之间，

所述第一空隙具有在所述转子铁芯的径向上位于最外侧的径向外侧端部和位于最内侧的径向内侧端部，所述第一永久磁铁的磁极面在转子铁芯的径向上位于所述第一空隙的径向外侧端部与径向内侧端部之间，

所述第二空隙形成为使得磁力线从所述第二永久磁铁与所述第二空隙之间通过，

位于所述第一永久磁铁的周向两侧的一对加强桥形成为从所述转子铁芯的径向外侧朝径向内侧扩大加强桥之间的间隔的倒V字状，

所述固定件具备环状的定子铁芯、和排列在该定子铁芯的内周部的多个齿，

当将在所述定子铁芯的径向上延伸且通过所述齿的宽度方向上的中间点的直线设为所述齿的中心轴，将相邻的一对齿的所述中心轴之间的宽度设为间距P，将从所述转子铁芯的外周面到所述磁极面的沿着所述d轴的距离设为F时，第一永久磁铁配置成满足(1/10)×P＜F＜(2/3)×P。

7.根据权利要求6所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

当将所述第一永久磁铁的沿着所述d轴的厚度设为T，将从所述第一永久磁铁的各端面到所述第一空隙中的所述加强桥的形成面的最短距离设为V时，所述空隙部配置成满足(1/3)×T＜V≦T。

8.根据权利要求6所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述转子铁芯通过层叠多张磁性体制的铁芯板而形成，所述第一空隙中的所述加强桥的形成面与所述第二空隙中的所述加强桥的形成面之间的距离为所述铁芯板的厚度的两倍以上。

9.根据权利要求8所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述第一空隙及第二空隙分别具备沿所述转子铁芯的外周面延伸的外周侧形成面，在该外周侧形成面与所述转子铁芯的外周面之间形成有沿转子铁芯的周向延伸的外周侧桥，所述外周侧形成面与所述转子铁芯的外周面之间的距离为所述铁芯板的厚度的两倍以上。

10.根据权利要求6所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述第一永久磁铁形成为在与所述d轴正交的方向上细长地延伸的平板形状，所述第一永久磁铁的长边方向上的长度处于所述间距P的1倍～3倍的范围内。

11.根据权利要求6所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述第二永久磁铁与所述第二空隙之间的间隔处于所述间距P的0.3倍～2倍的范围内。

12.根据权利要求6所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述第二永久磁铁配置为从所述转子铁芯的径向内侧朝径向外侧扩展的V字状、或者从转子铁芯的径向外侧朝径向内侧凹陷的圆弧状。

13.根据权利要求6所述的永久磁铁埋入型转子，其特征在于，

所述第一空隙包括：所述第一永久磁铁与第二永久磁铁之间的基部；以及从该基部朝所述第一永久磁铁的周向内侧延伸的延长部，关于沿着所述转子铁芯的径向的尺寸，所述延长部的开口宽度小于所述基部的开口宽度。

14.一种旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机具备固定件、和权利要求6～权利要求13中任一项所述的永久磁铁埋入型转子。

15.一种永久磁铁埋入型转子，其特征在于，具备：

转子铁芯，其适合配置在固定件的径向内侧；

第一埋入孔，其形成在所述转子铁芯的靠近外周面的位置，并在与d轴正交的方向上延伸；

第一永久磁铁，其埋入于该第一埋入孔；

第二埋入孔，其在所述第一永久磁铁的周向两侧形成于所述转子铁芯上，并沿q轴延伸；

第二永久磁铁，其埋入于该第二埋入孔；

空隙部，其在所述第一埋入孔与所述各第二永久磁铁之间形成于所述转子铁芯，该空隙部包括：与所述第一埋入孔连续且从所述第一永久磁铁的周向各端面朝该第二永久磁铁延伸的第一空隙；以及朝所述第二永久磁铁离开该第一空隙的第二空隙；以及

加强桥，其形成于所述第一空隙与第二空隙之间，

当将所述第一永久磁铁的沿着所述d轴的厚度设为T，将从所述第一永久磁铁的各端面到所述第一空隙中的所述加强桥的形成面的最短距离设为V时，所述空隙部配置成满足(1/3)×T＜V≦T，

所述第二空隙形成为使得磁力线从所述第二永久磁铁与所述第二空隙之间通过，

位于所述第一永久磁铁的周向两侧的一对加强桥形成为从所述转子铁芯的径向外侧朝径向内侧扩大加强桥之间的间隔的倒V字状，

所述固定件具备环状的定子铁芯、和排列在该定子铁芯的内周部的多个齿，

当将在所述定子铁芯的径向上延伸且通过所述齿的宽度方向上的中间点的直线设为所述齿的中心轴，将相邻的一对齿的所述中心轴之间的宽度设为间距P，将从所述转子铁芯的外周面到所述磁极面的沿着所述d轴的距离设为F时，第一永久磁铁配置成满足(1/10)×P＜F＜(2/3)×P。