WO2021065687A1 - 回転子、モータ - Google Patents

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WO2021065687A1
WO2021065687A1 PCT/JP2020/036117 JP2020036117W WO2021065687A1 WO 2021065687 A1 WO2021065687 A1 WO 2021065687A1 JP 2020036117 W JP2020036117 W JP 2020036117W WO 2021065687 A1 WO2021065687 A1 WO 2021065687A1
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magnet
permanent magnet
permanent magnets
rotor
permanent
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PCT/JP2020/036117
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English (en)
French (fr)
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祥孝 奥山
平野　正樹
祥司郎 中
峻介 清水
善紀 安田
山際　昭雄
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ダイキン工業株式会社
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Priority to JP2021551167A priority patent/JP7299531B2/ja
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    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • This disclosure relates to rotors and motors.
  • Patent Document 1 there is known a technique of reducing d-axis inductance and increasing reluctance torque by forming a slit extending in the protruding direction of the stator teeth (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 does not describe a method for reducing the d-axis inductance on the rotor side.
  • An object of the present disclosure is to provide a technique for reducing d-axis inductance in a rotor.
  • each of the at least two permanent magnets magnetically arranged in series among the plurality of permanent magnets is provided with a flux barrier provided close to the end in a direction orthogonal to the direction of the main magnetic flux.
  • the flux barriers corresponding to each of the at least two magnetically arranged permanent magnets communicate with each other.
  • a rotor is provided.
  • the rotor can increase the reluctance in the d-axis direction by a plurality of permanent magnets magnetically arranged in series. Further, in the rotor, the flux barriers corresponding to each of at least two permanent magnets arranged in series magnetically communicate with each other, and the magnetic flux at the end of one permanent magnet is magnetically connected in series to the other permanent magnet. It is possible to suppress the situation where leakage occurs without passing through the magnet. Therefore, the rotor can reduce the d-axis inductance.
  • the plurality of permanent magnets include a first permanent magnet having the highest coercive force among them and a second permanent magnet having a lower coercive force than the first permanent magnet.
  • the first permanent magnet is magnetically arranged on the outermost peripheral side
  • the second permanent magnet is magnetically arranged on the inner peripheral side of the first permanent magnet. It may be arranged.
  • Each of the plurality of permanent magnets is composed of one magnet member or a plurality of magnet members separated from each other and magnetically arranged in parallel. At least one set of two adjacent permanent magnets included in the plurality of permanent magnets in a magnetic series arrangement constitutes the permanent magnet on the inner peripheral side magnetically, or the outer peripheral surface of the one magnet member or the plurality of permanent magnets.
  • the total surface area of the outer peripheral surface of the magnet member is larger than the total surface area of the inner peripheral surface of the one magnet member or the inner peripheral surface of the plurality of magnet members, which magnetically constitutes the permanent magnet on the outer peripheral side. May be good.
  • a motor is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the motor 1 according to the present embodiment.
  • the motor (also referred to as "electric motor") 1 is mounted on, for example, a compressor of an air conditioner.
  • the motor 1 includes a stator 10, a rotor 20, and a rotating shaft 30.
  • the stator 10 (also referred to as “stator") 10 is arranged on the outer peripheral side of the motor 1 and is fixed to a housing (not shown).
  • the stator 10 includes a stator core 11 and a winding 12.
  • the stator core 11 (also referred to as "stator core") 11 is formed of, for example, a material of a ferromagnetic material such as an electromagnetic steel plate or a dust core.
  • the stator core 11 includes a back yoke portion 11A having a substantially cylindrical shape, and a plurality of (nine in this example) tooth portions 11B protruding in the radial direction from the inner peripheral surface of the back yoke portion 11A.
  • the plurality of tooth portions 11B are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the back yoke portion 11A.
  • a slot (hereinafter, “coil slot”) in which the winding 12 is accommodated is formed between two tooth portions 11B adjacent to each other in the circumferential direction. In this example, nine coil slots are formed.
  • the winding 12 is wound around each of the plurality of teeth portions 11B by a centralized winding method.
  • An insulating member such as an insulating film made of PET (Polyethylene terephthalate) is interposed between the winding 12 and the tooth portion 11B.
  • the winding 12 may be wound so as to straddle a plurality of teeth portions 11B by a distributed winding method. Further, the number of teeth portions 11B, that is, the number of coil slots formed between adjacent teeth portions 11B may be 8 or less, or 10 or more.
  • the rotor (also referred to as “rotor") 20 is provided so as to be rotatable inward in the radial direction of the stator 10.
  • the rotating shaft 30 is rotatably supported with respect to the housing of the motor 1.
  • the rotor 20 (rotor core 21) fixed to the rotating shaft 30 can rotate with respect to the housing and the stator 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first example of the configuration of the rotor 20.
  • FIG. 2 a half circumference of the cross section of the rotor 20 having a substantially cylindrical shape is drawn in which the portion through which the rotating shaft 30 is inserted is hollow.
  • the rotor 20 includes a rotor core 21 and permanent magnets 22 and 23 embedded in the rotor core 21.
  • the rotor core 21 (also referred to as “rotor core”) 21 (an example of the iron core) is a magnetic path in a magnetic field due to a current flowing through the winding of the stator 10 and a magnetic field of the permanent magnets 22 and 23 among the constituent parts of the rotor 20. It is a component that constitutes the magnetic path in.
  • the "magnetic path" is, for example, a portion where the magnetic flux passing during the rotational drive of the motor 1 is 1/10 or more of the average value.
  • the rotor core 21 has a substantially cylindrical shape and is fixed to the rotating shaft 30.
  • the rotor core 21 is formed of, for example, a material of a ferromagnetic material such as an electromagnetic steel plate or a dust core.
  • the rotor core 21 is provided with a space (hereinafter, “magnet slot”) for burying each of the permanent magnets 22 and 23.
  • a plurality of (six in this example) permanent magnets 22 and 23 are embedded in the rotor core 21, respectively.
  • the number of permanent magnets 22 and 23 may be 5 or less, or 7 or more, respectively.
  • the six permanent magnets 22 are arranged at equal intervals in the circumferential direction at positions in the radial direction relatively close to the outer peripheral surface of the rotor core 21.
  • the six permanent magnets 23 are arranged at substantially the same circumferential positions as the permanent magnets 22 at the radial positions inside the permanent magnets 22. As a result, the permanent magnets 22 and 23 are arranged in the radial direction.
  • the permanent magnet 22 has a relatively high coercive force. Further, the permanent magnet 22 may have a relatively high magnetic force.
  • the permanent magnet 22 is, for example, a neodymium sintered magnet.
  • the permanent magnet 23 has a relatively low coercive force. Further, the permanent magnet 23 may have a relatively low magnetic force.
  • the permanent magnet 23 is, for example, a ferrite magnet.
  • the permanent magnet 22 is composed of one magnet member. Specifically, the permanent magnet 22 has a substantially rectangular shape in which one side is sufficiently long with respect to the other side in the axial direction, and the long side is arranged in a shape substantially central and substantially orthogonal to the radial axis. .. The permanent magnet 22 is magnetized so as to have different magnetic poles at both ends in the short side direction.
  • the permanent magnet 23 includes two magnet members 23A and 23B to be separated. Specifically, each of the magnet members 23A and 23B has a substantially rectangular shape in which the other side is sufficiently long with respect to one side in the axial direction.
  • the magnet members 23A and 23B having substantially the same elongated rectangular shape are symmetrically arranged in a V-shape that is convex inward in the radial direction about the radial axis (d axis).
  • the permanent magnet 23 has a V-shape that is convex inward in the radial direction with the axis in the radial direction as the center.
  • the magnet members 23A and 23B are magnetized so as to have different magnetic poles at both ends in the short side direction.
  • Each of the six permanent magnets 22 is arranged so as to be different from the other permanent magnets 22 in which the magnetic poles magnetized on the side facing the stator 10 are arranged adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the S pole is magnetized on the side of one permanent magnet 22 facing the stator 10, it faces the stator 10 of another permanent magnet 22 adjacent to the one permanent magnet 22 in the circumferential direction.
  • the north pole is magnetized on the side of the magnet.
  • the magnetic poles magnetized on the side facing the permanent magnet 22 at substantially the same circumferential position are the permanent magnets of the permanent magnet 22. It is arranged so as to be different from the side facing the 23.
  • the side of the permanent magnet 22 facing the permanent magnet 23 corresponds to the side opposite to the side of the permanent magnet 22 facing the stator 10.
  • the permanent magnets 22 and 23 are magnetically arranged in series.
  • the magnet members 23A and 23B are magnetically arranged in parallel.
  • the magnetic resistance of the motor 1 (rotor 20) in the d-axis direction can be increased and the d-axis inductance Ld can be reduced as compared with the case where only one permanent magnet is arranged in the radial direction. Therefore, the reluctance torque of the motor 1 can be increased by increasing the salient pole ratio corresponding to the ratio (Lq / Ld) of the d-axis inductance Ld to the q-axis inductance Lq.
  • the magnet members 23A and 23B having relatively low coercive force and magnetic force are used as the permanent magnet 23, the rotor 20 can reduce the d-axis inductance Ld while suppressing the cost increase.
  • the permanent magnets 22 and 23 have the highest coercive force, and the permanent magnets 23 arranged inside the permanent magnets 22 are the permanent magnets 22.
  • the coercive force is relatively low.
  • the rotor 20 can suppress the demagnetization of the permanent magnets 22 and 23 by the action of the permanent magnets 22 having a relatively high coercive force.
  • the cost of the rotor 20 can be suppressed by adopting a permanent magnet 23 having a relatively low coercive force. Therefore, the rotor 20 can both suppress the cost of the motor 1 and suppress the demagnetization of the permanent magnets 22 and 23.
  • the permanent magnet 23 has a V-shape in the axial direction. Therefore, the surface area of the permanent magnet 23 (specifically, the total surface area of the magnet member 23A and the magnet member 23B) is relatively increased as compared with the case of an elongated rectangular shape such as the permanent magnet 22. Can be done. Therefore, the rotor 20 can increase the amount of magnetic flux in the field. In particular, when magnet members 23A and 23B having relatively low coercive force and magnetic force are used as the permanent magnet 23, the rotor 20 secures the amount of magnetic flux of the rotor 20 while suppressing an increase in the cost of the motor 1. be able to. Hereinafter, the same applies to the third and fifth examples described later.
  • the permanent magnet 22 has an elongated rectangular shape in the axial direction, while the permanent magnet 23 has a V-shape in the axial direction.
  • the surface area of the outer peripheral surface of the permanent magnet 23 (specifically, the total surface area of the outer peripheral surfaces of the magnet member 23A and the magnet member 23B) becomes larger than the surface area of the inner peripheral surface of the permanent magnet 22. Therefore, the rotor 20 increases the amount of magnetic flux due to the permanent magnet 23 even when the magnetic force (that is, the magnetic flux density) of the permanent magnet 23 is relatively low, and the magnetic flux of the permanent magnet 22 that does not pass through the permanent magnet 23. Can be reduced. Therefore, the rotor 20 can further reduce the d-axis inductance Ld.
  • the permanent magnets 22 and 23 arranged at substantially the same circumferential position are embedded in different magnet slots as described above.
  • the centrifugal force acting on the two permanent magnets 22 and 23 can be dispersed and received by the walls of the two corresponding magnet slots. Therefore, the stress acting on the magnet slot portion of the rotor core 21 can be relatively reduced as compared with the case where the two permanent magnets 22 and 23 are embedded in one magnet slot. Therefore, it is possible to reduce the d-axis inductance Ld by the permanent magnets 22 and 23 while ensuring the durability against centrifugal force during high-speed operation of the motor 1.
  • the pre-process for integrating the two permanent magnets 22 and 23 or the two separated permanent magnets 22 and 23 are placed in the same slot. It is not necessary to adopt a process that can reduce the productivity, such as a process of inserting into a magnet. Therefore, it is possible to reduce the d-axis inductance Ld by the permanent magnets 22 and 23 while suppressing the decrease in the productivity of the motor 1.
  • the permanent magnets 22 and 23 are the same type of permanent magnets and may have substantially the same magnetic force and coercive force.
  • the magnet slot corresponding to the permanent magnet 22 of the rotor core 21 includes a cavity 24.
  • the cavity 24 is provided at a position adjacent to both ends in the long side direction of the permanent magnet 22 in a state where the permanent magnet 22 is embedded in the magnet slot. Both ends of the permanent magnet 22 in the long side direction correspond to both ends in a direction orthogonal to the direction of the main magnetic flux generated from the permanent magnet 22.
  • the hollow portion 24 suppresses a short circuit of the magnetic flux at the end portion in the direction orthogonal to the direction of the main magnetic flux of the permanent magnet 22, and functions as a flux barrier. This is because the air present in the cavity 24 has a magnetic permeability lower than that of the material of the rotor core 21 (for example, an electromagnetic steel plate, a dust core, etc.).
  • the cavity portion 24 extends inward in the radial direction to a position close to the other end portion opposite to the one end portion adjacent to each other in the long side direction of each of the set of magnet members 23A and 23B.
  • the other ends of the set of magnet members 23A and 23B, which are adjacent to each other in the long side direction and opposite to each other, correspond to both ends in a direction orthogonal to the direction of the main magnetic flux generated from the permanent magnet 23.
  • the hollow portion 24 suppresses a short circuit of the magnetic flux at the end portion in the direction orthogonal to the direction of the main magnetic flux of the permanent magnet 23, and functions as a flux barrier.
  • the magnet slot corresponding to the permanent magnet 23 of the rotor core 21 includes a cavity 25.
  • the cavity 25 is a portion between the permanent magnets 23, that is, the magnet members 23A and 23B embedded in the magnet slots, and the opposite ends of the magnet member 23A and the magnet member 23B (that is, a V-shape). It is arranged (formed) at the part corresponding to the bottom of the magnet.
  • the intermagnet iron core portion 21A surrounded by the permanent magnets 22 and 23 and the cavity portion 24 has two inner rib portions 21B formed between the magnet slot corresponding to the permanent magnet 23 and the cavity portion 24. Through, it is connected to the inner part in the radial direction from the permanent magnet 23.
  • a rib portion that connects the intermagnet iron core portion 21A to the outer portion in the radial direction from the permanent magnet 22 (hereinafter, “outer rib portion” for convenience).
  • the outer rib portion may be provided between the end portion in the direction orthogonal to the direction of the main magnetic flux of the permanent magnet 22 and the cavity portion 24 as in the inner rib portion 21B, or may be provided between the hollow portion 24 and the same as the inner rib portion 21C described later.
  • the permanent magnet 22 may be provided so as to be divided. In this case, it is desirable that the number of inner rib portions 21B is larger than the number of outer rib portions.
  • the cavity 24 is arranged (formed) inside the rotor core 21 so that the flux barrier corresponding to the permanent magnet 22 and the flux barrier corresponding to the permanent magnet 23 communicate with each other.
  • the d-axis inductance Ld can be further reduced.
  • At least a part of the cavity 24 may be replaced with a member having a magnetic permeability lower than that of the material of the rotor core 21 (for example, a non-magnetic member). This is because, like the air existing in the cavity 24, if the magnetic permeability is lower than that of the material of the rotor core 21, it functions as a flux barrier that suppresses a short circuit of magnetic flux. Further, the cavity 24 (flux barrier) corresponding to each of the two permanent magnets 22 adjacent to each other in the circumferential direction does not communicate with each other.
  • a member having a magnetic permeability lower than that of the material of the rotor core 21 for example, a non-magnetic member.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second example of the configuration of the rotor 20.
  • the description will be given focusing on the portion different from the above-mentioned first example, and the description regarding the same or corresponding configuration as the above-mentioned first example may be omitted.
  • the permanent magnet 22 is composed of one magnet member and has an elongated rectangular shape in the axial direction.
  • the permanent magnet 23 is composed of one magnet member like the permanent magnet 22.
  • the permanent magnet 23 has a substantially rectangular shape in which one side is sufficiently long with respect to the other side in the axial direction, and the long side is substantially in the center and is substantially orthogonal to the radial axis. It is arranged in the form of.
  • the permanent magnet 23 is magnetized so as to have different magnetic poles at both ends in the short side direction.
  • the permanent magnets 22 and 23 arranged at substantially the same circumferential position are magnetically arranged in series.
  • the rotor 20 can reduce the d-axis inductance Ld as in the case of the first example described above.
  • the cavity portion 24 is arranged (formed) inside the rotor core 21 in a form in which the flux barrier corresponding to the permanent magnet 22 and the flux barrier corresponding to the permanent magnet 23 are communicated with each other. ). Thereby, the d-axis inductance Ld can be further reduced.
  • the permanent magnets 22 and 23 are both composed of one magnet member. As a result, the number of parts of the permanent magnets 22 and 23 can be suppressed. Therefore, the rotor 20 can reduce the d-axis inductance Ld while suppressing the cost of the motor 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third example of the configuration of the rotor 20.
  • the description will be given focusing on the parts different from the above-mentioned first example and the second example, and the description regarding the same or corresponding configuration as at least one of the above-mentioned first example and the second example may be omitted.
  • the permanent magnet 23 includes two magnet members 23A and 23B having substantially the same rectangular shape, and has a radial axis in the axial direction. It is symmetrically arranged in a V-shape that is convex inward in the radial direction about the (d-axis).
  • the permanent magnet 22 includes two magnet members 22A and 22B that are separated like the permanent magnet 23.
  • each of the magnet members 22A and 22B has a substantially rectangular shape in which the other side is sufficiently long with respect to one side in the axial direction.
  • the magnet members 22A and 22B having substantially the same elongated rectangular shape are symmetrically arranged in a V-shape that is convex inward in the radial direction about the radial axis (d axis).
  • the permanent magnet 22 has a V-shaped shape that is convex inward in the radial direction with the axis in the radial direction as the center, like the permanent magnet 23.
  • the magnet members 22A and 22B are magnetized so as to have different magnetic poles at both ends in the short side direction.
  • the magnet members 22A and 22B are magnetically arranged in parallel like the magnet members 23A and 23B.
  • the magnet slot corresponding to the permanent magnet 22 of the rotor core 21 includes a cavity 26.
  • the cavity 26 is a portion between the permanent magnets 22, that is, the magnet members 22A and 22B embedded in the magnet slots, and the opposite ends of the magnet member 22A and the magnet member 22B (that is, a V-shape). It is arranged (formed) at the part corresponding to the bottom of the magnet.
  • the permanent magnets 22 and 23 arranged at substantially the same circumferential position specifically, the magnet members 22A and 22B and the magnet members 23A and 23B are magnetically arranged. Arranged in series. As a result, the rotor 20 can reduce the d-axis inductance Ld as in the case of the first example described above.
  • the cavity portion 24 is arranged inside the rotor core 21 in a form in which the flux barrier corresponding to the permanent magnet 22 and the flux barrier corresponding to the permanent magnet 23 are communicated with each other (as in the case of the first example and the like described above). It is formed. Thereby, the d-axis inductance Ld can be further reduced.
  • the permanent magnet 22 in addition to the permanent magnet 23, the permanent magnet 22 has a V-shape in the axial direction. Therefore, the surface area of the permanent magnet 22 (specifically, the total surface area of the magnet member 22A and the magnet member 22B) can be relatively increased as compared with the case of the elongated rectangular shape, for example. Therefore, the rotor 20 can further increase the amount of magnetic flux in the field. Further, since the permanent magnet 22 has a V-shape, the portion outside the permanent magnet 22 increases in the radial direction of the rotor core 21. Therefore, the rotor 20 can increase the q-axis inductance Lq and further increase the salient pole ratio (Lq / Ld). Therefore, the rotor 20 can increase the reluctance torque of the motor 1 and further improve the output of the motor 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fourth example of the configuration of the rotor 20.
  • the description will be given focusing on the parts different from the above-mentioned first to third examples, and the description of the same or corresponding configuration as at least one of the above-mentioned first to third examples may be omitted.
  • the permanent magnet 22 is composed of one magnet member and has an elongated rectangular shape.
  • the permanent magnet 23 is composed of one magnet member and has a U-shaped (arc-shaped) shape that is convex inward in the radial direction about the radial axis (d-axis).
  • the permanent magnet 23 is magnetized so as to have different magnetic poles between the inner surface side and the outer surface side in the thickness direction of the U-shape.
  • the permanent magnet 23 may include a plurality of (for example, three) magnet members to be separated, and may have a U-shape depending on the combination of arrangements of the plurality of magnet members.
  • the permanent magnets 22 and 23 arranged at substantially the same circumferential position are magnetically arranged in series.
  • the rotor 20 can reduce the d-axis inductance Ld as in the case of the first example described above.
  • the cavity portion 24 is arranged inside the rotor core 21 in a form in which the flux barrier corresponding to the permanent magnet 22 and the flux barrier corresponding to the permanent magnet 23 are communicated with each other (as in the case of the first example and the like described above). It is formed. Thereby, the d-axis inductance Ld can be further reduced.
  • the permanent magnet 23 has a U-shape as described above. Therefore, the surface area of the permanent magnet 23 can be relatively increased as compared with the case of an elongated rectangular shape such as the permanent magnet 22. Therefore, the rotor 20 can increase the amount of magnetic flux in the field. In particular, when the coercive force and the magnetic force of the permanent magnet 23 are relatively low, the rotor 20 can secure the amount of magnetic flux of the rotor 20 while suppressing the cost increase of the motor 1.
  • the permanent magnet 22 has an elongated rectangular shape, while the permanent magnet 23 has a U-shape.
  • the surface area of the outer peripheral surface of the permanent magnet 23 becomes larger than the surface area of the inner peripheral surface of the permanent magnet 22. Therefore, the rotor 20 increases the amount of magnetic flux due to the permanent magnet 23 even when the magnetic force (that is, the magnetic flux density) of the permanent magnet 23 is relatively low, and the magnetic flux of the permanent magnet 22 that does not pass through the permanent magnet 23. Can be reduced. Therefore, the rotor 20 can further reduce the d-axis inductance Ld.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fifth example of the configuration of the rotor 20.
  • the description will be given focusing on the parts different from the above-mentioned first to fourth examples, and the description of the same or corresponding configuration as at least one of the above-mentioned first to fourth examples may be omitted.
  • the permanent magnet 22 is composed of one magnet member having an elongated rectangular shape, and the permanent magnet 23 is centered on the radial axis. Includes magnet members 23A and 23B that are symmetrically arranged in a V-shape that is convex inward in the radial direction.
  • the inner rib portion 21B of the first example described above is omitted, and the hollow portion 25 is replaced with the inner rib portion 21C.
  • the inner rib portion 21C is provided in a portion between the facing ends of the magnet member 23A and the magnet member 23B (that is, a portion corresponding to the bottom portion of the V-shape).
  • the permanent magnets 22 and 23 and the intermagnet core portion 21A surrounded by the cavity 24 are connected to the inner portion in the radial direction from the permanent magnet 23 through the inner rib portion 21C.
  • the magnet slot of the permanent magnet 23 is divided into a magnet slot of the magnet member 23A and a magnet slot of the magnet member 23B.
  • the cavity 24 communicates not only with the magnet slot of the permanent magnet 22 but also with the magnet slot of the permanent magnet 23 (specifically, the magnet slot of the magnet member 23A or the magnet slot of the magnet member 23B).
  • the magnet slot of the permanent magnet 23 there is no portion having a relatively high magnetic permeability such as the inner rib portion 21B between the magnet members 23A and 23B and the cavity portion 24 corresponding to the flux barrier. Therefore, the function of the flux barrier for the permanent magnets 23 (magnet members 23A, 23B) by the cavity 24 is enhanced. Therefore, the rotor 20 can further suppress the situation where the magnetic flux generated from one end of the permanent magnets 22 and 23 leaks without passing through the other, and can further reduce the d-axis inductance Ld. ..
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a sixth example of the configuration of the rotor 20.
  • the description will be given focusing on the parts different from the above-mentioned first to fifth examples, and the description of the same or corresponding configuration as at least one of the above-mentioned first to fifth examples may be omitted.
  • the permanent magnet 22 is composed of one magnet member and has an elongated rectangular shape.
  • the permanent magnet 23 includes magnet members 23A and 23B having an elongated rectangular shape in the axial direction, which are symmetrically arranged on substantially the same straight line about the radial axis.
  • An inner rib portion 21C is provided between the facing ends of the magnet member 23A and the magnet member 23B, as in the case of the fifth example described above.
  • the permanent magnets 22 and 23 and the intermagnet core portion 21A surrounded by the cavity 24 are connected to the inner portion in the radial direction from the permanent magnet 23 through the inner rib portion 21C.
  • the magnet slot of the permanent magnet 23 is divided into a magnet slot of the magnet member 23A and a magnet slot of the magnet member 23B.
  • the cavity 24 is not only the magnet slot of the permanent magnet 22 but also the magnet slot of the permanent magnet 23 (specifically, the magnet slot of the magnet member 23A or the magnet slot of the magnet member 23B, as in the case of the fifth example described above. ). Thereby, the d-axis inductance Ld can be further reduced.
  • the inner rib portion 21B is omitted, and as in the case of the fifth and sixth examples described above, it has a U-shaped (arc-shaped) shape in the axial direction.
  • the inner rib portion 21C may be provided so as to divide the permanent magnet 23 into the magnet members 23A and 23B.
  • the permanent magnets 22 and 23 are housed in different magnet slots formed in the rotor core 21 and are magnetically arranged in series. Further, for each of the permanent magnets 22 and 23 magnetically arranged in series, a flux barrier (cavity portion 24) is provided close to the end portion in the direction orthogonal to the direction of the main magnetic flux. The cavity 24 is provided so that the flux barriers corresponding to the permanent magnets 22 and 23 magnetically arranged in series communicate with each other.
  • the rotor 20 can increase the magnetic resistance in the d-axis direction by the permanent magnets 22 and 23 magnetically arranged in series. Further, in the rotor 20, the flux barriers corresponding to the two permanent magnets 22 and 23 magnetically arranged in series communicate with each other, and the magnetic flux at the end of one permanent magnet is magnetically connected in series. It is possible to suppress the situation where leakage occurs without passing through other permanent magnets. Therefore, the rotor 20 can reduce the d-axis inductance Ld.
  • three or more permanent magnets may be magnetically arranged in series. In this case, it is not necessary that the flux barriers corresponding to all the permanent magnets communicate with each other, and the flux barriers corresponding to at least two magnetically arranged permanent magnets among the three or more permanent magnets communicate with each other. It may be an embodiment.
  • the permanent magnet 22 has the highest coercive force, and the permanent magnet 23 has a lower coercive force than the permanent magnet 22.
  • the permanent magnet 22 is magnetically arranged on the outermost peripheral side, and the permanent magnet 23 is magnetically arranged on the inner peripheral side of the permanent magnet 23.
  • the rotor 20 can suppress the demagnetization of the permanent magnet 23 while suppressing the cost of the motor 1.
  • three or more permanent magnets may be magnetically arranged in series.
  • one permanent magnet having the highest coercive force among three or more permanent magnets is arranged magnetically on the outermost peripheral side, and is more magnetic than the one permanent magnet.
  • the combination of coercive force of other permanent magnets arranged on the inner peripheral side may be arbitrary.
  • the permanent magnets 22 and 23 are each one magnet member or a plurality of magnet members (magnet members 22A and 22B, magnet members 23A and 23B) separated from each other and arranged magnetically in parallel. ). Then, the total surface area of the outer peripheral surface of one magnet member or the outer peripheral surfaces of the magnet members 23A and 23B, which magnetically constitutes the permanent magnet 23 on the inner peripheral side, magnetically constitutes the permanent magnet 22 on the outer peripheral side. It is larger than the total surface area of the inner peripheral surface of one magnet member or the inner peripheral surfaces of the magnet members 22A and 22B.
  • the rotor 20 can increase the total surface area of the outer peripheral surface or the outer peripheral surface of the permanent magnet 23. Therefore, the rotor 20 can increase the amount of magnetic flux even when the magnetic force of the permanent magnet 23 on the inner peripheral side is relatively low.
  • three or more permanent magnets may be magnetically arranged in series.
  • the above relationship is established for all combinations of two permanent magnets adjacent to each other in the magnetic series arrangement among the three or more permanent magnets magnetically arranged in series. It is not necessary, and it is sufficient that the above relationship is established for at least one set.

Landscapes

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Abstract

回転子において、ｄ軸インダクタンスを低減させる技術を提供する。本開示の一実施形態に係る回転子２０は、互いに回転子鉄心２１に形成される異なる磁石スロットに収められ、磁気的に直列配置される永久磁石２２，２３と、磁気的に直列配置される永久磁石２２，２３のそれぞれについて、主磁束の方向と直交する方向の端部に近接して、フラックスバリア（空洞部２４）が設けられる。そして、磁気的に直列配置される永久磁石２２，２３のそれぞれに対応するフラックスバリア同士が連通する態様の空洞部２４が設けられる。本開示の他の実施形態に係るモータ１は、上述の回転子２０を備える。

Description

回転子、モータ
　本開示は、回転子及びモータに関する。
　例えば、固定子のステータティースの突出方向に延びるスリットを形成することで、ｄ軸インダクタンスを低減し、リラクタンストルクを増加させる技術が知られている（特許文献１参照）。
特開２０１２－２４４７３８号公報
　しかしながら、特許文献１には、回転子側でｄ軸インダクタンスを低減させる方法についての記載がない。
　本開示は、回転子において、ｄ軸インダクタンスを低減させる技術を提供することを目的とする。
　本開示に係る一実施形態では、
　鉄心と、
　互いに前記鉄心に形成される異なる磁石スロットに収められ、磁気的に直列配置される複数の永久磁石と、
　前記複数の永久磁石のうちの少なくとも二つの磁気的に直列配置される永久磁石のそれぞれに対して、主磁束の方向と直交する方向の端部に近接して設けられるフラックスバリアと、を備え、
　前記少なくとも二つの磁気的に直列配置される永久磁石のそれぞれに対応する前記フラックスバリア同士が連通する、
　回転子が提供される。
　本実施形態によれば、回転子は、磁気的に直列配置される複数の永久磁石によって、ｄ軸方向の磁気抵抗を増加させることができる。また、回転子は、少なくとも二つの磁気的に直列配置される永久磁石のそれぞれに対応するフラックスバリア同士が連通し、一の永久磁石の端部における磁束が磁気的に直列接続される他の永久磁石を通過せずに漏れてしまう事態を抑制できる。よって、回転子は、ｄ軸インダクタンスを低減させることができる。
　また、上述の実施形態において、
　前記複数の永久磁石は、その中で最も保磁力が高い第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石より保磁力が低い第２の永久磁石とを含み、
　前記複数の永久磁石の中で、前記第１の永久磁石は、磁気的に最も外周側に配置され、前記第２の永久磁石は、前記第１の永久磁石よりも磁気的に内周側に配置されてもよい。
　また、上述の実施形態において、
　前記複数の永久磁石は、それぞれ、一の磁石部材、又は、互いに分離され、磁気的に並列配置される複数の磁石部材で構成され、
　前記複数の永久磁石に含まれる磁気的な直列配置で隣接する二つの永久磁石の少なくとも一組は、磁気的に内周側の永久磁石を構成する、前記一の磁石部材の外周面又は前記複数の磁石部材の外周面の合計の表面積が磁気的に外周側の永久磁石を構成する、前記一の磁石部材の内周面又は前記複数の磁石部材の内周面の合計の表面積よりも大きくてもよい。
　また、本開示に係る他の実施形態では、
　上述の回転子を備える、
　モータが提供される。
　上述の実施形態によれば、回転子において、ｄ軸インダクタンスを低減させる技術を提供することができる。
モータの構成の概要を示す横断面図である。 回転子の構成の第１例を示す横断面図である。 回転子の構成の第２例を示す横断面図である。 回転子の構成の第３例を示す横断面図である。 回転子の構成の第４例を示す横断面図である。 回転子の構成の第５例を示す横断面図である。 回転子の構成の第６例を示す横断面図である。
　以下、図面を参照して実施形態について説明する。
　［モータの基本構成］
　まず、図１を参照して、本実施形態に係るモータ１の構成について説明する。
　図１は、本実施形態に係るモータ１の横断面図である。
　尚、図１では、永久磁石２２，２３（図２～図７参照）の図示が省略されている。
　モータ（「電動機」とも称する）１は、例えば、空気調和機の圧縮機等に搭載される。
　図１に示すように、モータ１は、固定子１０と、回転子２０と、回転軸３０とを含む。
　固定子（「ステータ」とも称する）１０は、モータ１の外周側に配置され、図示しない筐体に固定される。固定子１０は、固定子鉄心１１と、巻線１２とを含む。
　固定子鉄心（「ステータコア」とも称する）１１は、例えば、電磁鋼板や圧粉磁心等の強磁性体の材料によって形成される。固定子鉄心１１は、略円筒形状を有するバックヨーク部１１Ａと、バックヨーク部１１Ａの内周面から径方向に突出する複数（本例では、９つ）のティース部１１Ｂとを含む。
　複数のティース部１１Ｂは、バックヨーク部１１Ａの内周面において、周方向で略等間隔に配置される。周方向で隣接する二つのティース部１１Ｂの間には、巻線１２が収容されるスロット（以下、「コイルスロット」）が形成される。本例では、９つのコイルスロットが形成される。
　巻線１２は、集中巻線方式によって、複数のティース部１１Ｂのそれぞれに巻き回される。巻線１２とティース部１１Ｂとの間には、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）製の絶縁フィルム等の絶縁部材が介在する。
　尚、巻線１２は、分布巻線方式によって、複数のティース部１１Ｂを跨ぐように巻き回されてもよい。また、ティース部１１Ｂの数、即ち、隣接するティース部１１Ｂの間に形成されるコイルスロットの数は、８以下であってもよいし、１０以上であってもよい。
　回転子（「ロータ」とも称する）２０は、固定子１０の径方向で内側に回転可能に設けられる。
　回転軸３０は、モータ１の筐体に対して回転可能に支持される。これにより、回転軸３０に固定される回転子２０（回転子鉄心２１）は、筐体や固定子１０に対して回転することができる。
　［回転子の詳細構成］
　次に、図２～図７を参照して、回転子２０の詳細な構成について説明する。
　　＜回転子の構成の第１例＞
　図２は、回転子２０の構成の第１例を示す横断面図である。
　尚、図２では、回転軸３０が挿通される部分が中空とされる、略円筒形状を有する回転子２０の横断面の半周分が描画されている。以下、図３～図７についても同様である。
　回転子２０は、回転子鉄心２１と、回転子鉄心２１に埋設される永久磁石２２，２３とを含む。
　回転子鉄心（「ロータコア」とも称する）２１（鉄心の一例）は、回転子２０の構成部分のうち、固定子１０の巻線に流れる電流による磁界における磁路、及び永久磁石２２，２３の磁界における磁路を構成する構成要素である。“磁路”は、例えば、モータ１の回転駆動時に通過する磁束が平均値の１／１０以上となる部分である。回転子鉄心２１は、略円筒形状を有し、回転軸３０に固定される。回転子鉄心２１は、例えば、電磁鋼板や圧粉磁心等の強磁性体の材料によって形成される。回転子鉄心２１には、永久磁石２２，２３のそれぞれを埋設するための空間（以下、「磁石スロット」）が設けられる。
　永久磁石２２，２３は、それぞれ、回転子鉄心２１に複数（本例では、６つ）埋設される。
　尚、永久磁石２２，２３は、それぞれ、５つ以下であってもよいし、７つ以上であってもよい。
　６つの永久磁石２２は、回転子鉄心２１の外周面に相対的に近い径方向位置において、周方向に等間隔で配置される。
　６つの永久磁石２３は、永久磁石２２よりも内側の径方向位置において、永久磁石２２と略同じ周方向位置にそれぞれ配置される。これにより、永久磁石２２，２３は、径方向に並べられる。
　永久磁石２２は、相対的に高い保磁力を有する。また、永久磁石２２は、相対的に高い磁力を有してもよい。永久磁石２２は、例えば、ネオジム焼結磁石である。
　永久磁石２３は、相対的に低い保磁力を有する。また、永久磁石２３は、相対的に低い磁力を有してもよい。永久磁石２３は、例えば、フェライト磁石である。
　永久磁石２２は、一の磁石部材で構成される。具体的には、永久磁石２２は、軸方向視で一辺が他辺に対して十分に長い略矩形形状を有し、長辺が略中央で径方向の軸と略直交する形で配置される。永久磁石２２は、短辺方向の両端部で異なる磁極を有するように着磁されている。
　永久磁石２３は、分離される二つの磁石部材２３Ａ，２３Ｂを含む。具体的には、磁石部材２３Ａ，２３Ｂは、それぞれ、軸方向視で一辺に対して他辺が十分に長い略矩形形状を有する。略同じ細長い矩形形状を有する磁石部材２３Ａ，２３Ｂは、径方向の軸（ｄ軸）を中心に径方向で内側に凸のＶ字型に対称配置される。これにより、永久磁石２３は、径方向の軸を中心として、径方向で内側に凸のＶ字型の形状を有する。磁石部材２３Ａ，２３Ｂは、それぞれ、短辺方向の両端部で異なる磁極を有するように着磁されている。
　６つの永久磁石２２は、それぞれ、固定子１０に面している側に着磁されている磁極が周方向で隣接して配置されている他の永久磁石２２と異なるように配置される。例えば、一の永久磁石２２の固定子１０に面している側にＳ極が着磁されている場合、一の永久磁石２２と周方向で隣り合う他の永久磁石２２の固定子１０に面している側には、Ｎ極が着磁される。
　６つの永久磁石２３（即ち、６組の磁石部材２３Ａ，２３Ｂ）は、それぞれ、略同じ周方向位置の永久磁石２２に面している側に着磁される磁極が当該永久磁石２２の永久磁石２３に面している側と異なるように配置される。永久磁石２２の永久磁石２３に面している側は、永久磁石２２の固定子１０に面している側の反対側に相当する。これにより、永久磁石２２，２３は、磁気的に直列配置される。また、磁石部材２３Ａ，２３Ｂは、磁気的に並列配置される。そのため、永久磁石が径方向で一つだけ配置されている場合に比して、モータ１（回転子２０）のｄ軸方向の磁気抵抗を増加させ、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減させることができる。よって、ｑ軸インダクタンスＬｑに対するｄ軸インダクタンスＬｄの比率（Ｌｑ／Ｌｄ）に相当する突極比を増加させ、モータ１のリラクタンストルクを増加させることができる。特に、回転子２０は、永久磁石２３として、保磁力や磁力が相対的に低い磁石部材２３Ａ，２３Ｂが用いられる場合、コスト上昇を抑制しつつ、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減させることができる。以下、後述の第２例～第６例の場合も同様である。
　また、上述の如く、永久磁石２２，２３のうち、径方向において、最も外側に並べられる永久磁石２２は、最も保磁力が高く、永久磁石２２より内側に並べられる永久磁石２３は、永久磁石２２より相対的に保磁力が低い。これにより、回転子２０は、保磁力が相対的に高い永久磁石２２の作用で永久磁石２２，２３の減磁を抑制することができる。また、回転子２０は、保磁力が相対的に低い永久磁石２３が採用されることで、コストを抑制することができる。そのため、回転子２０は、モータ１のコスト抑制と、永久磁石２２，２３の減磁抑制とを両立させることができる。以下、後述の第２例～第６例の場合も同様である。
　また、永久磁石２３は、上述の如く、軸方向視でＶ字型の形状を有する。そのため、永久磁石２３は、永久磁石２２のような細長い矩形形状の場合に比して、その表面積（具体的には、磁石部材２３Ａ及び磁石部材２３Ｂの表面積の合計）を相対的に増加させることができる。よって、回転子２０は、界磁の磁束量を増加させることができる。特に、永久磁石２３として、保磁力や磁力が相対的に低い磁石部材２３Ａ，２３Ｂが用いられる場合、回転子２０は、モータ１のコスト上昇を抑制しつつ、回転子２０の磁束量を確保することができる。以下、後述の第３例及び第５例の場合も同様である。
　また、上述の如く、永久磁石２２は、軸方向視で細長い矩形形状である一方、永久磁石２３は、軸方向視でＶ字型の形状を有する。これにより、永久磁石２３の外周面の表面積（具体的には、磁石部材２３Ａ及び磁石部材２３Ｂの外周面の合計の表面積）は、永久磁石２２の内周面の表面積よりも大きくなる。そのため、回転子２０は、永久磁石２３の磁力（即ち、磁束密度）が相対的に低い場合であっても、永久磁石２３による磁束量を増加させ、永久磁石２３を通過しない永久磁石２２の磁束を低減させることができる。よって、回転子２０は、ｄ軸インダクタンスＬｄを更に低減させることができる。以下、後述の第５例の場合も同様である。
　また、略同じ周方向位置に配置される永久磁石２２，２３は、上述の如く、異なる磁石スロットに埋設される。これにより、二つの永久磁石２２，２３に作用する遠心力を対応する二つの磁石スロットの壁部で分散して受け止めることができる。そのため、二つの永久磁石２２，２３が一つの磁石スロットに埋設される場合に比して、回転子鉄心２１の磁石スロット部分に作用する応力を相対的に小さくすることができる。よって、モータ１の高速運転時における遠心力に対する耐久性を確保しつつ、永久磁石２２，２３によるｄ軸インダクタンスＬｄの低減を実現させることができる。また、例えば、永久磁石２２，２３が同じ磁石スロットに埋設される場合のように、二つの永久磁石２２，２３を一体化させる事前工程や分離されている二つの永久磁石２２，２３を同じスロットに挿入する工程等の生産性を低下させうる工程を採用する必要がない。そのため、モータ１の生産性の低下を抑制しながら、永久磁石２２，２３によるｄ軸インダクタンスＬｄの低減を実現させることができる。以下、後述の第２例～第６例の場合も同様である。
　尚、永久磁石２２，２３は、同じ種類の永久磁石であって、略同じ磁力や保磁力を有してもよい。
　回転子鉄心２１の永久磁石２２に対応する磁石スロットには、空洞部２４が含まれる。
　空洞部２４は、永久磁石２２が磁石スロットに埋設された状態において、永久磁石２２の長辺方向の両端部に隣接する位置に設けられる。永久磁石２２の長辺方向の両端部は、永久磁石２２から発生する主磁束の方向と直交する方向の両端部に相当する。これにより、空洞部２４は、永久磁石２２の主磁束の方向と直交する方向の端部での磁束の短絡を抑制し、フラックスバリアとして機能する。空洞部２４に存在する空気は、透磁率が回転子鉄心２１の材料（例えば、電磁鋼板や圧粉磁心等）より低いからである。
　また、空洞部２４は、一組の磁石部材２３Ａ，２３Ｂのそれぞれの長辺方向における互いに隣接する一端部と反対の他端部に近接する位置まで径方向で内側に広がっている。一組の磁石部材２３Ａ，２３Ｂのそれぞれの長辺方向における互いに隣接する一端部と反対の他端部は、永久磁石２３から発生する主磁束の方向に直交する方向の両端部に相当する。これにより、空洞部２４は、永久磁石２３の主磁束の方向と直交する方向の端部での磁束の短絡を抑制し、フラックスバリアとして機能する。
　回転子鉄心２１の永久磁石２３に対応する磁石スロットには、空洞部２５が含まれる。
　空洞部２５は、永久磁石２３、即ち、磁石部材２３Ａ，２３Ｂが磁石スロットに埋設された状態において、磁石部材２３Ａ及び磁石部材２３Ｂの向かい合う端部同士の間の部分（即ち、Ｖ字型の形状の底部に相当する部分）に配置（形成）される。
　回転子鉄心２１において、永久磁石２２，２３、及び空洞部２４で囲まれる磁石間鉄心部２１Ａは、永久磁石２３に対応する磁石スロットと空洞部２４との間に形成される二つのインナリブ部２１Ｂを通じて、永久磁石２３より径方向で内側の部分と繋がっている。
　尚、二つのインナリブ部２１Ｂの少なくとも一方に代えて、或いは、加えて、磁石間鉄心部２１Ａを永久磁石２２より径方向で外側の部分と繋げるリブ部（以下、便宜的に「アウタリブ部」）が設けられてもよい。この場合、アウタリブ部は、インナリブ部２１Ｂと同様、永久磁石２２の主磁束の方向と直交する方向の端部と空洞部２４との間に設けられてもよいし、後述のインナリブ部２１Ｃと同様、永久磁石２２を分断する形で設けられてもよい。この場合、インナリブ部２１Ｂの数は、アウタリブ部の数より多いことが望ましい。以下、後述の第２例～第６例の場合も同様である。
　このように、空洞部２４は、永久磁石２２に対応するフラックスバリアと永久磁石２３に対応するフラックスバリアとを連通させる形で回転子鉄心２１の内部に配置（形成）される。これにより、永久磁石２２，２３の何れか一方の端部から発生する磁束が他方を通過せずに漏れてしまう事態を抑制し、ｄ軸インダクタンスＬｄを更に低減させることができる。以下、後述の第２例～第６例の場合も同様である。
　尚、空洞部２４は、その少なくとも一部が回転子鉄心２１の材料よりも透磁率が低い部材（例えば、非磁性体の部材）に置換されてもよい。空洞部２４に存在する空気と同様、回転子鉄心２１の材料よりも透磁率が低ければ、磁束の短絡を抑制するフラックスバリアの機能を果たすからである。また、周方向で隣り合う二つの永久磁石２２のそれぞれに対応する空洞部２４（フラックスバリア）は、連通しない。以下、後述の第２例～第６例の場合も同様である。
　　＜モータの構成の第２例＞
　図３は、回転子２０の構成の第２例を示す横断面図である。以下、上述の第１例と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第１例と同じ或いは対応する構成に関する説明を省略する場合がある。
　図３に示すように、本例では、上述の第１例の場合と同様、永久磁石２２は、一の磁石部材で構成され、軸方向視で細長い矩形形状を有する。
　また、本例では、永久磁石２３は、永久磁石２２と同様、一の磁石部材で構成される。具体的には、永久磁石２３は、永久磁石２２と同様、軸方向視で一辺が他辺に対して十分に長い略矩形形状を有し、長辺が略中央で径方向の軸と略直交する形で配置される。永久磁石２３は、永久磁石２２と同様、短辺方向の両端部で異なる磁極を有するように着磁されている。
　上述の第１例の場合と同様、略同じ周方向位置に並べられる永久磁石２２，２３は、磁気的に直列配置される。これにより、回転子２０は、上述の第１例の場合と同様、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減させることができる。
　また、上述の第１例の場合と同様、空洞部２４は、永久磁石２２に対応するフラックスバリアと永久磁石２３に対応するフラックスバリアとを連通させる形で回転子鉄心２１の内部に配置（形成）される。これにより、ｄ軸インダクタンスＬｄを更に低減させることができる。
　また、本例では、永久磁石２２，２３が共に一の磁石部材で構成される。これにより、永久磁石２２，２３の部品点数を抑制することができる。そのため、回転子２０は、モータ１のコストを抑制しつつ、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減させることができる。
　　＜モータの構成の第３例＞
　図４は、回転子２０の構成の第３例を示す横断面図である。以下、上述の第１例及び第２例と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第１例及び第２例の少なくとも一方と同じ或いは対応する構成に関する説明を省略する場合がある。
　図４に示すように、本例では、上述の第１例の場合と同様、永久磁石２３は、略同じ矩形形状を有する二つの磁石部材２３Ａ，２３Ｂを含み、軸方向視で径方向の軸（ｄ軸）を中心に径方向で内側に凸のＶ字型に対称配置される。
　また、本例では、永久磁石２２は、永久磁石２３と同様、分離される二つの磁石部材２２Ａ，２２Ｂを含む。具体的には、磁石部材２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ、軸方向視で一辺に対して他辺が十分に長い略矩形形状を有する。略同じ細長い矩形形状を有する磁石部材２２Ａ，２２Ｂは、径方向の軸（ｄ軸）を中心に径方向で内側に凸のＶ字型に対称配置される。これにより、永久磁石２２は、永久磁石２３と同様、径方向の軸を中心として、径方向で内側に凸のＶ字型の形状を有する。磁石部材２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ、短辺方向の両端部で異なる磁極を有するように着磁される。磁石部材２２Ａ，２２Ｂは、磁石部材２３Ａ，２３Ｂと同様、磁気的に並列配置される。
　回転子鉄心２１の永久磁石２２に対応する磁石スロットには、空洞部２６が含まれる。
　空洞部２６は、永久磁石２２、即ち、磁石部材２２Ａ，２２Ｂが磁石スロットに埋設された状態において、磁石部材２２Ａ及び磁石部材２２Ｂの向かい合う端部同士の間の部分（即ち、Ｖ字型の形状の底部に相当する部分）に配置（形成）される。
　本例では、上述の第１例等の場合と同様、略同じ周方向位置に並べられる永久磁石２２，２３、具体的には、磁石部材２２Ａ，２２Ｂ及び磁石部材２３Ａ，２３Ｂは、磁気的に直列配置される。これにより、回転子２０は、上述の第１例等の場合と同様、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減させることができる。
　また、上述の第１例等の場合と同様、空洞部２４は、永久磁石２２に対応するフラックスバリアと永久磁石２３に対応するフラックスバリアとを連通させる形で回転子鉄心２１の内部に配置（形成）される。これにより、ｄ軸インダクタンスＬｄを更に低減させることができる。
　また、本例では、永久磁石２３に加えて、永久磁石２２が軸方向視でＶ字型の形状を有する。そのため、永久磁石２２は、例えば、細長い矩形形状の場合に比して、その表面積（具体的には、磁石部材２２Ａ及び磁石部材２２Ｂの表面積の合計）を相対的に増加させることができる。よって、回転子２０は、界磁の磁束量を更に増加させることができる。また、永久磁石２２がＶ字型の形状を有することにより、回転子鉄心２１のおける径方向で永久磁石２２より外側の部分が増加する。そのため、回転子２０は、ｑ軸インダクタンスＬｑを増加させ、突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を更に増加させることができる。よって、回転子２０は、モータ１のリラクタンストルクを増加させ、モータ１の出力を更に向上させることができる。
　　＜モータの構成の第４例＞
　図５は、回転子２０の構成の第４例を示す横断面図である。以下、上述の第１例～第３例と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第１例～第３例の少なくとも一つと同じ或いは対応する構成に関する説明を省略する場合がある。
　図５に示すように、本例では、上述の第１例の場合と同様、永久磁石２２は、一の磁石部材で構成され、細長い矩形形状を有する。
　また、本例では、永久磁石２３は、一の磁石部材で構成され、径方向の軸（ｄ軸）を中心に径方向で内側に凸のＵ字型（円弧型）の形状を有する。永久磁石２３は、Ｕ字型の形状の厚み方向で内面側と外面側との間で異なる磁極を有するように着磁されている。
　尚、永久磁石２３は、分離される複数（例えば、３つ）の磁石部材を含み、複数の磁石部材の配置の組み合わせによってＵ字型の形状を有してもよい。
　本例では、上述の第１例等の場合と同様、略同じ周方向位置に並べられる永久磁石２２，２３は、磁気的に直列配置される。これにより、回転子２０は、上述の第１例等の場合と同様、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減させることができる。
　また、上述の第１例等の場合と同様、空洞部２４は、永久磁石２２に対応するフラックスバリアと永久磁石２３に対応するフラックスバリアとを連通させる形で回転子鉄心２１の内部に配置（形成）される。これにより、ｄ軸インダクタンスＬｄを更に低減させることができる。
　また、本例では、永久磁石２３は、上述の如く、Ｕ字型の形状を有する。そのため、永久磁石２３は、永久磁石２２のような細長い矩形形状の場合に比して、その表面積を相対的に増加させることができる。よって、回転子２０は、界磁の磁束量を増加させることができる。特に、永久磁石２３の保磁力や磁力が相対的に低い場合、回転子２０は、モータ１のコスト上昇を抑制しつつ、回転子２０の磁束量を確保することができる。
　また、上述の如く、永久磁石２２は、細長い矩形形状である一方、永久磁石２３は、Ｕ字型の形状を有する。これにより、永久磁石２３の外周面の表面積は、永久磁石２２の内周面の表面積よりも大きくなる。そのため、回転子２０は、永久磁石２３の磁力（即ち、磁束密度）が相対的に低い場合であっても、永久磁石２３による磁束量を増加させ、永久磁石２３を通過しない永久磁石２２の磁束を低減させることができる。よって、回転子２０は、ｄ軸インダクタンスＬｄを更に低減させることができる。
　　＜回転子の構成の第５例＞
　図６は、回転子２０の構成の第５例を示す横断面図である。以下、上述の第１例～第４例と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第１例～第４例の少なくとも一つと同じ或いは対応する構成に関する説明を省略する場合がある。
　図６に示すように、本例では、上述の第１例の場合と同様、永久磁石２２は、細長い矩形形状を有する一の磁石部材で構成され、永久磁石２３は、径方向の軸を中心にして径方向で内側に凸のＶ字型に対称配置される磁石部材２３Ａ，２３Ｂを含む。
　また、本例では、回転子鉄心２１において、上述の第１例のインナリブ部２１Ｂが省略され、空洞部２５がインナリブ部２１Ｃに置換される。
　インナリブ部２１Ｃは、磁石部材２３Ａ及び磁石部材２３Ｂの向かい合う端部同士の間の部分（即ち、Ｖ字型の形状の底部に相当する部分）に設けられる。回転子鉄心２１において、永久磁石２２，２３、及び空洞部２４で囲まれる磁石間鉄心部２１Ａは、インナリブ部２１Ｃを通じて、永久磁石２３より径方向で内側の部分と繋がる。これにより、永久磁石２３の磁石スロットは、磁石部材２３Ａの磁石スロットと磁石部材２３Ｂの磁石スロットとに分割される。
　空洞部２４は、永久磁石２２の磁石スロットだけでなく、永久磁石２３の磁石スロット（具体的には、磁石部材２３Ａの磁石スロット或いは磁石部材２３Ｂの磁石スロット）と連通する。これにより、磁石部材２３Ａ、２３Ｂとフラックスバリアに相当する空洞部２４との間に、インナリブ部２１Ｂのような透磁率が相対的に高い部分が全く存在しなくなる。そのため、空洞部２４による永久磁石２３（磁石部材２３Ａ，２３Ｂ）に対するフラックスバリアの機能が強化される。よって、回転子２０は、永久磁石２２，２３の何れか一方の端部から発生する磁束が他方を通過せずに漏れてしまう事態を更に抑制し、ｄ軸インダクタンスＬｄを更に低減させることができる。
　　＜回転子の構成の第６例＞
　図７は、回転子２０の構成の第６例を示す横断面図である。以下、上述の第１例～第５例と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第１例～第５例の少なくとも一つと同じ或いは対応する構成に関する説明を省略する場合がある。
　本例では、上述の第５例の場合と同様、永久磁石２２は、一の磁石部材で構成され、細長い矩形形状を有する。
　また、本例では、永久磁石２３は、径方向の軸を中心にして略同一の直線上で対称配置される、軸方向視で細長い矩形形状を有する磁石部材２３Ａ，２３Ｂを含む。
　磁石部材２３Ａ及び磁石部材２３Ｂの向かい合う端部同士の間には、上述の第５例の場合と同様に、インナリブ部２１Ｃが設けられる。回転子鉄心２１において、永久磁石２２，２３、及び空洞部２４で囲まれる磁石間鉄心部２１Ａは、インナリブ部２１Ｃを通じて、永久磁石２３より径方向で内側の部分と繋がる。これにより、永久磁石２３の磁石スロットは、磁石部材２３Ａの磁石スロットと磁石部材２３Ｂの磁石スロットとに分割される。
　空洞部２４は、上述の第５例の場合と同様、永久磁石２２の磁石スロットだけでなく、永久磁石２３の磁石スロット（具体的には、磁石部材２３Ａの磁石スロット或いは磁石部材２３Ｂの磁石スロット）と連通する。これにより、ｄ軸インダクタンスＬｄを更に低減させることができる。
　　＜回転子の構成の他の例＞
　上述の第１例～第６例の構成は、適宜組み合わせられてもよい。
　例えば、上述の第４例の回転子鉄心２１において、インナリブ部２１Ｂが省略され、上述の第５例や第６例の場合と同様、軸方向視でＵ字型（円弧型）の形状を有する永久磁石２３を磁石部材２３Ａ，２３Ｂに分断する形でインナリブ部２１Ｃが設けられてもよい。
　［作用］
　次に、本実施形態に係る回転子２０の作用について説明する。
　本実施形態では、永久磁石２２，２３は、互いに回転子鉄心２１に形成される異なる磁石スロットに収められ、磁気的に直列配置される。また、磁気的に直列配置される永久磁石２２，２３のそれぞれについて、主磁束の方向と直交する方向の端部に近接して、フラックスバリア（空洞部２４）が設けられる。そして、空洞部２４は、磁気的に直列配置される永久磁石２２，２３のそれぞれに対応するフラックスバリア同士が連通する態様で設けられる。
　これにより、回転子２０は、磁気的に直列配置される永久磁石２２，２３によって、ｄ軸方向の磁気抵抗を増加させることができる。また、回転子２０は、二つの磁気的に直列配置される永久磁石２２，２３のそれぞれに対応するフラックスバリア同士が連通し、一の永久磁石の端部における磁束が磁気的に直列接続される他の永久磁石を通過せずに漏れてしまう事態を抑制できる。よって、回転子２０は、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減させることができる。
　尚、上述の如く、３以上の永久磁石が磁気的に直列配置されてもよい。この場合、全ての永久磁石に対応するフラックスバリアが連通している必要はなく、３以上の永久磁石のうちの少なくとも二つの磁気的に直列配置される永久磁石に対応するフラックスバリア同士が連通する態様であってよい。
　また、本実施形態では、永久磁石２２，２３のうち、永久磁石２２は、最も保磁力が高く、永久磁石２３は、永久磁石２２より保磁力が低い。そして、永久磁石２２は、磁気的に最も外周側に配置され、永久磁石２３は、永久磁石２３よりも磁気的に内周側に配置される。
　これにより、保磁力の高い永久磁石２２の作用で永久磁石２３の減磁を抑制することができる。また、保磁力の低い永久磁石２３を採用することで、コストを抑制することができる。よって、回転子２０は、モータ１のコストを抑制しつつ、永久磁石２３の減磁の抑制することができる。
　尚、上述の如く、３以上の永久磁石が磁気的に直列配置されてもよい。この場合、回転子鉄心２１において、磁気的に最も外周側に、３以上の永久磁石の中で最も保磁力が高い一の永久磁石が配置されていればよく、当該一の永久磁石より磁気的に内周側に配置される他の永久磁石の保磁力の組み合わせは、任意であってよい。
　また、本実施形態では、永久磁石２２，２３は、それぞれ、一の磁石部材、又は、互いに分離され、磁気的に並列配置される複数の磁石部材（磁石部材２２Ａ，２２Ｂ、磁石部材２３Ａ，２３Ｂ）で構成される。そして、磁気的に内周側の永久磁石２３を構成する、一の磁石部材の外周面又は磁石部材２３Ａ，２３Ｂの外周面の合計の表面積が磁気的に外周側の永久磁石２２を構成する、一の磁石部材の内周面又は磁石部材２２Ａ，２２Ｂの内周面の合計の表面積よりも大きい。
　これにより、回転子２０は、永久磁石２３における外周面或いは外周面の合計の表面積を増加させることができる。そのため、回転子２０は、磁気的に内周側の永久磁石２３の磁力が相対的に低い場合であっても、磁束量を増加させることができる。
　尚、上述の如く、３以上の永久磁石が磁気的に直列配置されてもよい。この場合、回転子鉄心２１において、磁気的に直列配置される３以上の永久磁石のうちの磁気的な直列配置で隣接する二つの永久磁石の全ての組み合わせについて、上記の関係が成立している必要はなく、少なくとも一組について、上記の関係が成立していればよい。
　以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
　最後に、本願は、２０１９年９月３０日に出願した日本国特許出願２０１９－１８１００１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
　１　モータ
　１０　固定子
　１１　固定子鉄心
　１２　巻線
　２０　回転子
　２１　回転子鉄心（鉄心）
　２１Ａ　磁石間鉄心部
　２１Ｂ　インナリブ部
　２１Ｃ　インナリブ部
　２２　永久磁石
　２２Ａ，２２Ｂ　磁石部材
　２３　永久磁石
　２３Ａ，２３Ｂ　磁石部材
　２４　空洞部（フラックスバリア）
　２５　空洞部
　２６　空洞部
　３０　回転軸

Claims (4)

  1. 　鉄心と、
    　互いに前記鉄心に形成される異なる磁石スロットに収められ、磁気的に直列配置される複数の永久磁石と、
    　前記複数の永久磁石のうちの少なくとも二つの磁気的に直列配置される永久磁石のそれぞれに対して、主磁束の方向と直交する方向の端部に近接して設けられるフラックスバリアと、を備え、
    　前記少なくとも二つの磁気的に直列配置される永久磁石のそれぞれに対応する前記フラックスバリア同士が連通する、
    　回転子。
  2. 　前記複数の永久磁石は、その中で最も保磁力が高い第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石より保磁力が低い第２の永久磁石とを含み、
    　前記複数の永久磁石の中で、前記第１の永久磁石は、磁気的に最も外周側に配置され、前記第２の永久磁石は、前記第１の永久磁石よりも磁気的に内周側に配置される、
    　請求項１に記載の回転子。
  3. 　前記複数の永久磁石は、それぞれ、一の磁石部材、又は、互いに分離され、磁気的に並列配置される複数の磁石部材で構成され、
    　前記複数の永久磁石に含まれる磁気的な直列配置で隣接する二つの永久磁石の少なくとも一組は、磁気的に内周側の永久磁石を構成する、前記一の磁石部材の外周面又は前記複数の磁石部材の外周面の合計の表面積が磁気的に外周側の永久磁石を構成する、前記一の磁石部材の内周面又は前記複数の磁石部材の内周面の合計の表面積よりも大きい、
    　請求項１又は２に記載の回転子。
  4. 　請求項１乃至３の何れか一項の回転子を備える、
    　モータ。
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