專利名稱：永磁式旋轉機械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種永磁式旋轉機械，特別是涉及一種將永久磁鐵插入了被設置在轉子上的磁鐵插入孔中的永磁式旋轉機械。
背景技術：
作為驅動被設置在空氣調節(jié)機(空調設備)或者電冰箱等的壓縮機的電動機、驅動車輛的電動機、驅動被安裝在車輛上的車載設備的電動機，使用了其轉子的磁鐵插入孔中被插入了永久磁鐵的永磁式電動機。這種永磁式電動機通常被稱為“永久磁鐵埋入式電動機(IPM Motor)”。
在永久磁鐵埋入式電動機，在定子上設置有形成收容定子繞線的槽的齒。在轉子外周面和齒前端面之間形成間隙的狀態(tài)下，轉子能夠旋轉地被配置。此外，在轉子上設置有主磁極部和輔助磁極部。在主磁極部設置有插入永久磁鐵的磁鐵插入孔。由此，能夠利用由永久磁鐵的磁通所產生的磁轉矩(magnet torque)、和由輔助磁極部的凸極性所產生的磁阻轉矩這兩者。
現有的永久磁鐵埋入式電動機的轉子的外周面，從與轉子的軸方向成直角的截面來看，形成為圓形形狀。在使用了這種轉子的永久磁鐵埋入式電動機中，主磁極部和輔助磁極部的交界處，在通過配置了齒的位置時，流過齒的磁通有可能發(fā)生急劇的變化。由于流過齒的磁通急劇地變化，從而產生聲音或者振動。
為了防止流過齒的磁通發(fā)生急劇的變化，提案有具有圖16～圖19所示的轉子的永久磁鐵埋入式電動機。圖16以及圖17是表示了公開在JP特開平7-222384號公報上的、在定子的槽內以分布卷繞方式收容定子繞線的形式的永久磁鐵埋入式電動機。圖18以及圖19是表示了公開在JP特開2002-78255號公報上的、在定子的槽內以集中卷繞方式收容定子繞線的形式的永久磁鐵埋入式電動機。
圖16所示的永久磁鐵埋入式電動機具有設置有齒T1～Tn的定子540和轉子550。在轉子550的各主磁極部設置有插入了永久磁鐵552a～552d的磁鐵插入孔551a～551d。轉子550的外周面，從與轉子550的軸方向成直角的截面來看，由圓弧形狀的外周面550a～550d構成。外周面550a～550d形成為以K為中心、以R1為半徑的圓弧形狀，其中K位于連接轉子550的中心O和主磁極部的圓周方向中央部的線(稱為“d軸”)上，并且是從中心O離開至磁鐵插入孔551a～551d側的位置。
圖18所示的永久磁鐵埋入式電動機，具有與圖16所示的轉子550結構相同的轉子750、和設置有具有比圖16所示的齒的寬度大的寬度的齒的定子740。
圖17所示的永久磁鐵埋入式電動機具有設置有齒T1～Tn的定子640和轉子650。在轉子650的各主磁極部設置有插入了永久磁鐵652a1、652a2～652d1、652d2的磁鐵插入孔651a1、651a2～651d1、651d2。轉子650的外周面，從與轉子650的軸方向成直角的截面來看，由外周面650a～650d和外周面650ab～650da構成。外周面650a～650d，與主磁極部的d軸交叉，被形成以轉子650的中心O為中心、半徑為R的圓弧形狀。外周面650ab～650da，與連接轉子650的中心O和輔助磁極部的圓周方向中央部的線(稱為“q軸”)交叉，具有從圓弧形狀的外周面650a～650d開始被切成V字狀的形狀。
圖19所示的永久磁鐵埋入式電動機，具有與圖17所示的轉子650結構相同的轉子850、和設置有具有比圖17所示的齒的寬度大的寬度的齒的定子840。
圖16～圖19所示的永久磁鐵埋入式電動機，通過從反相器等電源裝置向定子繞線供給電力來旋轉轉子。
在圖16所示的轉子550，如果離開主磁極部的d軸附近，則從轉子550的中心O到轉子550的外周面的距離變短。即，如果離開d軸附近，則轉子550的外周面與定子540的各齒T1～Tn的前端面(齒前端面)之間的距離(“間隙”)變大。因此，磁通集中(磁通X1)到轉子550的外周面與各齒的前端面之間的間隙短的d軸附近(在圖16中為與齒T1對向的位置)，容易磁飽和。如果d軸附近磁飽和了，則磁通會經由齒T2、Tn而流過。在此，轉子550的外周面與定子T2、Tn的前端面之間的間隙比轉子550的d軸附近的外周面與齒T1的前端面之間的間隙長，因此經由齒T2、Tn流過的磁通減少。
在圖18所示的轉子750，同樣地，磁通也集中到轉子750的外周面與各齒的前端面之間的間隙短的d軸附近，容易磁飽和。如果d軸附近磁飽和了，則磁通經由齒T1的前端面的圓周方向端部而流過。此時，因為磁通經由轉子750的外周面與齒T1的前端面之間的距離長的間隙而流過，所以流過齒T1的磁通減少。
如果磁通減少，則定子繞線的感應電壓降低。為了補償定子繞線的感應電壓的低下，有必要增加定子繞線的圈數。但是，如果增加定子繞線的圈數，勢必會增大定子繞線的銅損，降低電動機的效率。
在圖17所示的轉子650，外周面650a～650d被形成為以轉子650的中心O為中心的半徑為R的圓弧形狀。因此，不會如圖16所示的轉子550那樣地將磁通集中到d軸附近。但是，在形成為圓弧形狀的外周面650a～650d與呈V字狀凹陷的外周面650ab～650da的交界處附近，磁通的量會發(fā)生很大變化。因此，定子繞線的感應電壓的波形所包含的高次諧波成分變多。
在圖19所示的轉子850，同樣地，在形成為圓弧形狀的外周面850a～850d與被切成V字狀的外周面850ab～850da的交界處附近，磁通的量也會發(fā)生很大變化。因此，定子繞線的感應電壓的波形所包含的高次諧波成分變多。
近年來，作為永久磁鐵埋入式電動機的控制方式，采用沒有使用用于檢測轉子的旋轉位置的轉子位置檢測傳感器的無傳感器(sensor-less)控制方式。在此無傳感器控制方式中，假定定子繞線的感應電壓的波形為正弦波，利用輸入電壓和輸入電流計算出轉子的旋轉位置。在使用這種無傳感器控制方式時，如果定子繞線的感應電壓的波形所包含的高次諧波成分變多，則轉子的旋轉位置的計算精度會降低。此時，不能進行最佳控制，會降低永久磁鐵埋入式電動機的效率。
與分布卷繞方式相比，使用集中卷繞方式能夠更高效地將定子繞線收容在槽內。并且，來自槽的定子繞線的露出量少。如果來自槽的定子繞線的露出量少，則定子繞線的銅損少。并且，與分布卷繞方式相比，使用集中卷繞方式時，沿齒端部(從齒本體部向圓周方向兩側凸出的端部)的圓周方向的長度比分布卷繞方式長。所以，與分布卷繞方式相比，齒端部容易磁飽和。
與集中卷繞方式相比，由于使用分布卷繞方式時，來自槽的定子繞線的露出量多，所以定子繞線的銅損多。并且，與集中卷繞方式相比，使用分布卷繞方式時，與轉子的1極的主磁極部對向的定子的齒的數量多。因此，從定子的齒流過轉子的磁通、或者從轉子流過定子的齒的磁通被分散，從而減少了向齒端部的磁通的集中。因此，與集中卷繞方式相比，在齒端部的磁通的疏密差變小，聲音和振動都低(例如低了10dB左右)。并且，因為在齒端部的磁通的集中減少了，所以沒必要考慮永久磁鐵的局部上的減磁。由此，能夠使磁化方向上的磁鐵的厚度變薄，并且降低永久磁鐵的使用量。
無論采用哪一種方式，都要根據安裝有永久磁鐵埋入式電動機的設備所要求的特性來選擇。
在使用了分布卷繞方式或者集中卷繞方式的任一個的情況下，在上述的永久磁鐵埋入式電動機，由于磁通集中在轉子的特定部位、或者特定部位的磁通量的變化大，所以效率會降低。
另外，本申請人，開發(fā)并申請了能夠提高效率的永磁式旋轉機械(JP特開2004-260972號公報、JP特開2005-86955號公報)。在該永磁式旋轉機械，轉子的外周面由與主磁極部的d軸交叉的、具有第一曲線形狀的第一外周面、和與輔助磁極部的q軸交叉的、具有第二曲線形狀的第二外周面構成。第二曲線形狀的曲率半徑被設定得比第一曲線形狀的曲率半徑大。
近年來，人們不僅希望提高驅動壓縮機等的永磁式旋轉機械的效率，還希望能夠抑制聲音和振動。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種在能提高效率的同時，能夠降低作為產生聲音和振動的一個要因的齒槽轉矩(Cogging torque)的技術。
本發(fā)明的永磁式旋轉機械，典型地由在轉子的磁鐵插入孔中插入永久磁鐵的永久磁鐵埋入式電動機構成。本發(fā)明具備定子和轉子。在定子上設置有具有與轉子的外周面對向的前端面的齒。在由齒形成的槽內收容有定子繞線。作為將定子繞線收容在槽內的方法，使用例如分布卷繞方式或集中卷繞方式。在轉子上，從與轉子的軸方向成直角的截面來看，在圓周方向交互地配置有主磁極部和輔助磁極部。在主磁極部，插入了永久磁鐵的磁鐵插入孔被設置在轉子的軸方向。永久磁鐵以將不同極性的主磁極部在圓周方向交互配置的方式對每個主磁極部著磁為不同的極性。
轉子的外周面，從與軸方向成直角的截面來看，由與連接轉子的中心和主磁極部的圓周方向中心的線(“d”軸)交叉的第一外周面、和與連接轉子的中心和輔助磁極部的圓周方向中心的線(“q”軸)交叉的第二外周面構成。第一外周面的第一曲線形狀以及第二外周面的第二曲線形狀沿外周方向形成為凸狀。第二曲線形狀的曲率半徑R2被設定為比第一曲線形狀的曲率半徑R1大(R2＞R1)。作為第一曲線形狀以及第二曲線形狀，典型地采用圓弧形狀。
磁鐵插入孔，以被設置在轉子的外周側的端壁(外周側端壁)與第二外周面對向的方式而設置。磁鐵插入孔的形狀和數量能夠做各種變化。并且，在第二外周面，在與磁鐵插入孔的外周側端壁對向的位置上形成有凹部。凹部的寬度設定得比磁鐵插入孔的外周側端壁的寬度大。凹部可以形成為各種形狀。例如，可以形成為具有與第二外周面或者第一外周面大致平行的底面的槽形狀。
在本發(fā)明中，在將第一外周面的寬度設為θ(開角；機械角)、將轉子的極對數設為P、將凹部的寬度設為A(開角；機械角)時，以滿足[(74/P)°≤θ≤(86/P)°]以及[(16/P)°≤A≤(48/P)°]的方式構成。
在此，沿第一外周面的圓周方向的長度，可以根據開角θ(機械角)和第一曲線形狀的曲率半徑計算出來。同樣地，沿凹部的圓周方向的長度，可以根據開角A和第二曲線形狀的曲率半徑計算出來。因此，用長度表示第一外周面的寬度θ和凹部的寬度A的結構，包含在用開角(機械角)表示第一外周面的寬度θ和凹部的寬度A的結構中。
在本發(fā)明中，由于轉子的外周面由具有第一曲線形狀的第一外周面和具有第二曲線形狀的第二外周面而構成，所以可以抑制流過定子的齒的磁通的急劇的變化。由此，可以降低定子繞線的感應電壓的波形所包含的高次諧波成分，從而能夠抑制由高次諧波成分引起的效率的低下。并且，因為在主磁極部的d軸附近的外周面和齒端部之間沒有形成長間隙，所以能夠抑制磁通的減少。因此，不需要增加用于維持定子繞線的感應電壓的定子繞線的圈數，從而可以抑制由于定子繞線的圈數的增加而導致的定子繞線的銅損的增加。
此外，在第二外周面，在與磁鐵插入孔的外周側端壁對向的位置形成有凹部。由此，由永久磁鐵產生的磁通經由定子的齒而被短路的情況被抑制，從而能夠降低由磁通的短路所產生的齒槽轉矩。
進而，第一外周面的寬度以及凹部的寬度以滿足上述條件的方式來設定。
因此，在提高永磁式旋轉機械的效率的同時，還能夠降低齒槽轉矩。
本發(fā)明除了具有將第一外周面的寬度以及凹部的寬度設定在規(guī)定的范圍內之外，在將轉子的外周面與齒前端面之間的距離(間隙)的最小值設為g、將轉子的最外周面與輔助磁極部的外周面之間的距離的最大值設為D時，以滿足[(0.5)≤(D/g)≤(1.6)]的方式構成。
轉子的最外周面，對應有以從轉子的中心到外周面的距離之中的最大值為半徑的假想外周面。例如，第一外周面，在具有以轉子的中心為中心的圓弧形狀時，對應有使第一外周面沿圓周方向延伸的假想外周面。
利用這種結構，能夠更加降低齒槽轉矩。
本發(fā)明除了具有將第一外周面的寬度以及凹部的寬度設定在規(guī)定的范圍內之外，在將轉子的外周面與齒前端面之間的距離的最小值設為g、將轉子的最外周面與輔助磁極部的外周面之間的距離的最大值設為D、將凹部的深度最小值設為h時，以滿足[{(0.08)×(g+D)}mm≤h≤{(0.6)×(g+D)}mm]的方式構成。或者，除了具有將第一外周面的寬度以及凹部的寬度設定在規(guī)定的范圍內的結構、將[D/g]設定在規(guī)定的范圍內的結構之外，以滿足[{(0.08)×(g+D)}mm≤h≤{(0.6)×(g+D)}mm]的方式構成。
凹部的深度，對應有使第二外周面在圓周方向延伸的假想外周面與凹部的底面之間的距離。
利用這樣的結構能夠進一步降低齒槽轉矩。
本發(fā)明，除了上述結構之外，還可以在主磁極部的中央設置橋部。作為在主磁極部的中央設置橋部的方法，可以采用隔著主磁極部的中央的橋部，在圓周方向的兩側設置磁鐵插入孔的方法。
通過在主磁極部的中央設置橋部，可以增大轉子相對于離心力的強度，抑制聲音和振動等的發(fā)生。
本發(fā)明能夠將第一外周面形成為在主磁極部的d軸上有曲率中心的圓弧形狀，將第二外周面形成為在輔助磁極部的q軸上有曲率中心的圓弧形狀。此時，優(yōu)選采用轉子的中心作為第一外周面的曲率中心，采用在q軸上的、從轉子的中心向與第二外周面的相反方向離開的點，作為第二外周面的曲率中心。
由此，能夠簡單地形成第一外周面以及第二外周面。
上述永磁式旋轉機械，可以作為驅動壓縮機的電動機來使用。
此外，上述的永磁式旋轉機械，也可以作為安裝在汽車上的電動機、例如驅動汽車的電動機、驅動被安裝在汽車上的設備(窗玻璃、雨刷、座位等)的電動機來使用。
通過使用本發(fā)明的永磁式旋轉機械，在提高永磁式旋轉機械的效率的同時，還能夠降低齒槽轉矩。


圖1是使用了本發(fā)明的第一實施例的永磁式電動機的壓縮機的縱向剖面圖。
圖2是本發(fā)明的第一實施例的永磁式電動機的轉子的縱向剖面圖。
圖3是本發(fā)明的第一實施例的永磁式電動機的轉子的橫向剖面圖。
圖4是圖3的要部的放大圖。
圖5是表示A(凹部的寬度)與效率/齒槽轉矩的關系的圖。
圖6是表示[D(轉子的最外周面與輔助磁極部的外周面之間的距離的最大值)/g(轉子的外周面與齒前端面之間的間隙的最小值)]與效率/齒槽轉矩的關系的圖。
圖7是表示h(凹部的深度)與齒槽轉矩的關系的圖。
圖8是表示定子的齒的變更例的圖。
圖9是用長度來表示凹部的圖。
圖10是說明磁鐵插入孔的外周側端壁與凹部的配置關系的圖。
圖11是說明磁鐵插入孔的外周側端壁與凹部的配置關系的圖。
圖12是說明磁鐵插入孔的外周側端壁與凹部的配置關系的圖。
圖13是本發(fā)明的第二實施例的永磁式電動機的轉子的橫向剖面圖。
圖14是本發(fā)明的第三實施例的永磁式電動機的轉子的橫向剖面圖。
圖15是本發(fā)明的第四實施例的永磁式電動機的轉子的橫向剖面圖。
圖16是現有的永磁式電動機的轉子的橫向剖面圖。
圖17是現有的永磁式電動機的轉子的橫向剖面圖。
圖18是現有的永磁式電動機的轉子的橫向剖面圖。
圖19是現有的永磁式電動機的轉子的橫向剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。
圖1、圖2表示使用了本發(fā)明的第一實施例的永久磁鐵埋入式電動機30(下面僅稱為“永磁式電動機30”)的壓縮機。圖1是壓縮機10的縱向剖面圖。圖2是圖1所示的永磁式電動機30的轉子50的縱向剖面圖。
壓縮機10由壓縮機構部20、永磁式電動機30、儲液器(accumulator)70構成。壓縮機構部20和永磁式電動機30被配置在密閉容器11內。在密閉容器11設置有吸入管71和排出管12。
儲液器70分離冷卻介質(例如冷卻氣體)和潤滑油。由儲液器70分離的冷卻介質經由吸入管71被返回壓縮機構部20。此外，由儲液器70分離的潤滑油被返回潤滑油存留處25。
壓縮機構部20具有氣缸21、和由旋轉軸60驅動的偏心轉子22。壓縮機構部20利用偏心轉子22的旋轉在氣缸21內壓縮從吸入管71吸入的冷卻介質。
在壓縮機構部20被壓縮的冷卻介質通過形成在永磁式電動機30的定子40的槽和孔、形成在轉子50上的孔、定子40與轉子50之間的空隙(縫隙)等，從排出管12被排出。
此外，利用旋轉軸60的旋轉，被存留在潤滑油存留處25的潤滑油被供給到壓縮機構部20的滑動部。潤滑過滑動部的潤滑油，被返回到潤滑油存留處25。
在圖1所示的壓縮機10中，混合了冷卻介質和潤滑油的介質從排出管12被排出。
永磁式電動機30具有定子40和轉子50。
本實施例的定子40是層壓多張薄板狀的電磁鋼板而形成的。如圖3所示，在定子40上的內周側形成有齒T1～Tn。此外，在定子40形成有用于形成使冷卻介質流動的通路的槽和孔。定子40的外周形狀適宜地被確定。
通過定子40的齒T1～Tn而形成有槽S1～Sn。并且，在槽S1～Sn內收容定子繞線41(參照圖1)。定子繞線41通過例如分布卷繞方式或者集中卷繞方式而被收容在槽S1～Sn內。
在齒T1的與轉子50的外周面對向的位置，設置有從齒本體部向轉子50的旋轉方向的兩側延伸的齒端部T1b以及T1c(參照圖4)。由此，在齒T1，在與轉子50對向的位置形成有在齒端部T1b和T1c之間延伸的齒前端面T1a。其他的齒也是同樣。
如上所述，采用分布卷繞方式還是采用集中卷繞方式來作為將定子繞線41收容在槽S1～Sn內的方法，將導致齒T1～Tn的形狀不同。在圖3以及圖4，表示了通過分布卷繞方式而將定子繞線41收容在槽S1～Sn內的齒。
轉子50為筒形并且能夠旋轉地被配設在定子40的內周側。此時，轉子50的外周面和定子40的齒T1～Tn的前端面T1a～Tna之間的距離(縫隙)被設定在規(guī)定范圍內。
轉子50是層壓多張薄板狀的電磁鋼板而形成的。如圖2所示，在轉子50沿轉子50的軸方向形成有旋轉軸插入孔59、磁鐵插入孔51、鉚接銷插入孔55。
在旋轉軸插入孔59插入有旋轉軸60?？梢圆捎美鐗号浜戏椒ɑ蛘邿崤浜戏椒▽⑿D軸60插入旋轉軸插入孔59。
在磁鐵插入孔51插入有永久磁鐵52?？梢圆捎美玳g隙配合方法將永久磁鐵52插入磁鐵插入孔51。
在層壓體的軸方向兩端部配設有端板53。并且，利用被插入到鉚接銷插入孔55的鉚接銷56，將層壓體和端板53固定成一體。另外，54是平衡塊(balance weight)。
接下來，利用圖3以及圖4詳細地說明第一實施例的永磁式電動機30的結構。在以下的各實施例中，采用磁極數為4(極對數為2)的轉子。圖3是從與軸方向成直角方向所見的永磁式電動機30的剖面圖(橫向剖面圖)。圖4是圖3的要部的放大圖。
此外，轉子，從與軸方向成直角的截面(橫向剖面圖)來看，在圓周方向交互地配置有主磁極部和輔助磁極部。在主磁極部設置有磁鐵插入孔。以下，用主磁極部A～主磁極部D表示各主磁極部，用輔助磁極部AB～輔助磁極部DA表示各輔助磁極部。并且，給被設置在主磁極部A～D的要素的符號分別標為記號a～d，給被設置在輔助磁極部AB～DA的要素的符號分別標為記號ab～da。此外，因為主磁極部A～D的結構、輔助磁極部AB～DA的結構相同，所以下面主要對主磁極部A和輔助磁極部DA、AB的結構進行說明。
通過在圓周方向交互地配置主磁極部A～D和輔助磁極部AB～DA，能夠利用由被插入到磁鐵插入孔內的永久磁鐵的磁通所產生的磁轉矩、和由輔助磁極部AB～DA的凸極性所產生的磁阻轉矩這兩者。通過調整輔助磁極部AB～DA的磁通通路寬度，能夠調整磁阻轉矩。
此外，將連接轉子的中心O和主磁極部的圓周方向中心的線表示為“d軸”，將連接轉子的中心O和輔助磁極部的圓周方向中心的線表示為“q軸”。
在本實施例的轉子50的主磁極部A，磁鐵插入孔51a1和51a4，從轉子的中心O來看，形成為V字狀。在磁鐵插入孔51a1和51a4之間(主磁極部A的中央部)，設置有橋部51a7。此外，在磁鐵插入孔51a1、51a4的外周面端壁(被設置在轉子的外周側的端壁)51a2、51a5、與轉子50的外周面(后述的凹部50a1、50a2的底面)之間，設置有橋部51a8、51a9。
通過設置橋部51a7～51a9，能夠提高轉子相對于離心力的強度，并且可以抑制聲音和振動的產生。特別是，通過在主磁極部A的中央部設置橋部51a7，可以更加提高轉子相對于離心力的強度。
在磁鐵插入孔51a1和51a4插入有永久磁鐵。在本實施例中，從易于制造的觀點來看，與軸方向成直角的截面形狀為長方形的形狀的永久磁鐵52a1和52a2被插入磁鐵插入孔51a1和51a4。
在磁鐵插入孔51a1和51a4，在外周側端壁51a2、51a5的附近，形成向內側凸出的凸部51a3、51a6。通過該凸部51a3、51a6，永久磁鐵52a1和52a2在磁鐵插入孔51a1和51a4內的移動被限制。由此，在永久磁鐵52a1、52a2和磁鐵插入孔51a1、51a4的轉子外周側端部51a2、51a5之間形成空隙部(非磁性區(qū)域)。通過在永久磁鐵52a1、52a2的轉子外周側設置空隙部，能夠抑制從永久磁鐵52a1、52a2產生的磁通泄露。在空隙部，填充樹脂等非磁性體也可以。
作為永久磁鐵，采用鐵氧體磁鐵和稀土類磁鐵等。
在其他的主磁極部50B～50C也同樣地，呈V字狀地形成有磁鐵插入孔51b1、51b4～51d1、51d4。并且，在磁鐵插入孔51b1、51b4～51d1、51d4，分別插入有永久磁鐵52b1、5262～52d1、52d2。此外，在磁鐵插入孔51b1、51b4～51d1、51d4，形成有用于形成防止磁通泄漏的空隙的凸部51b3、51b6～51d3、51d6。并且，設置有橋部51b7、51b8、51b9～51d7、51d8、51d9。
被插入在主磁極部50A～50D的磁鐵插入孔51a1、51a4～51d1、51d4中的永久磁鐵52a1、52a2～52d1、52d2，以相鄰的主磁極部彼此成為不同極性的方式被磁化。即，以S極的主磁極部和N極的主磁極部在圓周方向交互地配置的方式被磁化。
例如，在轉子50的旋轉軸插入孔59插入旋轉軸60。其后，通過對與轉子50對向配置的定子40的定子繞線41通以著磁用電流，從而磁化永久磁鐵。
轉子50的外周面，從與轉子50的軸方向成直角的截面來看，由第一外周面50a～50d和第二外周面50ab～50da構成。
第一外周面50a，與連接轉子50的中心O與主磁極部50A的圓周方向中心的線(d軸)交叉，具有向外周方向形成為凸狀的第一曲線形狀。此外，第二外周面50da、50ab，與連接轉子50的中心O與輔助磁極部50DA、50AB的圓周方向中心的線(q軸)交叉，具有向外周方向形成為凸狀的第二曲線形狀(參照圖4)。第二外周面50da、50ab的曲線形狀的曲率半徑設定得比第一外周面50a的曲率半徑大。第一外周面50a和第二外周面50da、50ab在連接點A1、A2連接。
在此，第一外周面50a的曲線形狀以及第二外周面50da、50ab的曲線形狀，以在磁鐵插入孔51a1、51a4的外周側端壁51a2、51a5的外周側配置有第二外周面50da、50ab的方式被設定。即，第一外周面50a和第二外周面50da、50ab的連接點A1、A2，被配置在與磁鐵插入孔51a1、51a4的外周側端壁51a2、51a5對向的外周面的位置的d軸側。
在本實施例中，第一外周面50a形成為以轉子50的中心O為中心、半徑為R1的圓弧形狀。此外，第二外周面50da、50ab，形成為以位置P為中心、半徑為R2(R2＞R1)的圓弧形狀，其中位置P在q軸上、并且從轉子50的中心O沿和第二外周面50da、50ab的相反方向(離開第二外周面)離開。其他的第一外周面50b～50d、第二外周面50bc、50cd也是同樣地形成的。
另外，第一外周面50a～50d和第二外周面50ab～50da的曲線形狀也可以是圓弧形狀和橢圓形狀等凸面形狀。此外，第一外周面50a～50d的曲率中心或者第二外周面50ab～50da的曲率中心的位置可以適當變化。例如，可以將第一外周面50a～50d的曲率中心設定在處于d軸上、且從轉子50的中心O沿第一外周面50a～50d的方向(接近第一外周面的方向)離開的位置。
在本實施例中，第一外周面50a～50d對應本發(fā)明的“具有第一曲線形狀的第一外周面”，第二外周面50ab～50da對應本發(fā)明的“具有第二曲線形狀的第二外周面”。
在本實施例中，轉子50的外周面是由與d軸交叉的、具有第一曲線形狀的第一外周面50a～50d和與q軸交叉的、具有第二曲線形狀的第二外周面交互地連接而構成的，第二曲線形狀的曲率半徑設定得比第一曲線形狀的曲率半徑大。由此，能夠抑制通過定子40的齒T1～Tn的磁通的急劇變化，可以降低定子繞線的感應電壓的波形所包含的高次諧波成分。因此，能夠防止由高次諧波成分導致的效率的低下。此外，因為在轉子50的主磁極部d軸附近的外周面和齒端部之間沒有形成長的間隙，所以能夠抑制磁通的減少。由此，不需要增加用于維持定子繞線的感應電壓的定子繞線的圈數，從而可以抑制由于定子繞線的圈數的增加而導致的定子繞線的銅損的增加。因此能夠提高效率。
此外，因為第一外周面50a～50d和第二外周面50ab～50da的連接部處的磁通量的變化小，所以能夠降低定子繞線的感應電壓的波形所包含的高次諧波成分。由此，即使在使用無傳感器控制方式的情況下也可以高精度地檢測出轉子的位置，并且能夠進行最佳的控制。因此，能夠防止由于轉子的位置檢測精度的低下而導致的效率的低下。
此外，因為與q軸交叉的第二外周面50ab～50da具有在外周方向形成為凸狀的曲線形狀，所以與現有例相比能夠縮短第二外周面50ab～50da與齒前端面T1a～Tna之間的距離(間隙)的最大值(例如沿q軸的距離)。由此也能夠有效地利用磁阻轉矩。
但是，雖然在永久磁鐵52a1、52a2與磁鐵插入孔51a1、51a4的外周側端壁51a2、51a5之間形成有空隙，由永久磁鐵52a1、52a2產生的磁通仍然會經由被設置在定子40的齒T1～Tn而被短路。此時，從永久磁鐵52a1、52a2產生的磁通，經由對應于齒的本體部的齒前端面和對應于齒端部T1b、T1c的齒前端面而被短路。在此，在齒端部T1b、T1c，磁通容易飽和。因此，因短路磁通的變動有時會產生齒槽轉矩。齒槽轉矩由于會導致聲音和振動的產生，所以有必要降低。
在此，在本實施例中，轉子50的外周面由第一外周面50a～50d和第二外周面50ab～50da構成，同時設置了凹部來抑制由被插入磁鐵插入孔51a1、51a4～51d1、51d4的永久磁鐵52a1、52a2～52d1、52d2而產生的磁通經由被設置在定子40上的齒T1～Tn時被短路的現象。
即，如圖3以及圖4所示，在第二外周面50ab～50da，在與磁鐵插入孔51a1、51a4～51d1、51d4的外周側端壁51a2、51a5～51d2、51d5對向的位置，形成有凹部50a1、50a2～52d1、52d2。凹部50a1、50a2～52d1、52d2的寬度(用開角或者沿圓周方向的長度表示)設定得比磁鐵插入孔51a1、51a4～51d1、51d4的外周側端壁51a2、51a5～52d2、52d5的寬度(用開角或者沿圓周方向的長度表示)大。由此，能夠減少經由齒T1～Tn流過的短路磁通的量，并且能夠減低由短路磁通的變動引起的齒槽轉矩。
以下，說明用于提高效率同時降低齒槽轉矩的轉子50的各部分的值。
凹部50a1、50a2～50d1、50d2能夠形成為各種各樣的形狀。例如，形成為具有與第二外周面50da、50ab大致平行的底面的槽狀，或者形成為具有與第一外周面50a大致平行的底面的槽狀。在本實施例中，凹部50a1、50a2形成為具有與第二外周面50da、50ab大致平行的底面的槽狀。
凹部50a1、50a2具有寬度A和深度。凹部50a1、50a2的寬度A是第二外周面50da、50ab與凹部50a1、50a2的連接點之間的、圓周方向的長度。此外，凹部50a1、50a2的深度是使第二外周面50da、50ab在圓周方向延伸的假想外周面(圖4的虛線)與凹部50a1、50a2的底面之間的距離。在圖4中用相對于轉子50的中心O的開角表示凹部50a1、50a2的寬度A。
另外，在本實施例中，凹部50a1、50a2～50d1、50d2對應于本發(fā)明的“凹部”。
首先，圖5表示凹部50a1、50a2～50d1、50d2的寬度A與效率以及齒槽轉矩的關系。
圖5所示的情況如下圖3以及圖4表示的永磁式電動機30的轉子50的磁極數為4個(極對數為2)，轉子50的第一外周面50a的半徑R1為29.9mm、轉子50的外周面與定子40的齒T1～Tn的前端面之間的距離(間隙)的最小值(例如，沿d軸的距離)g為0.6mm、轉子50的最外周面(例如半徑為R1的假想外周面)與第二外周面50da、50ab之間的距離的最大值D為0.425mm、凹部50a1、50a2的深度的最小值h為0.2mm。
另外，在圖5中用相對于轉子50的中心O的開角(機械角)表示凹部50a1、50a2的寬度A。
在圖5，橫軸表示凹部50a1、50a2的寬度A(開角；機械角)，縱軸表示效率(％)以及齒槽轉矩(g/m)。此外，雙點劃線表示將第一外周面50a的寬度θ(開角；機械角)設定為34°時的情況，長的虛線表示將θ設定為37°時的情況，實線表示將θ設定為40°時的情況，點劃線表示將θ設定為43°時的情況，短的虛線表示將θ設定為46°時的情況。另外，第一外周面50a的寬度θ也可以用長度來表示。
根據圖5可知，在將θ設定為34°、37°、40°、43°、46°的任何一個的情況下，如果凹部50a1、50a2的寬度A超過24°，則與沒有設置凹部50a1、50a2的情況相比，效率會降低。由此，通過設定
，能夠提高效率。
此外，根據圖5可知，如果凹部的寬度A超過8°，則與沒有設置凹部50a1、50a2的情況相比，齒槽轉矩會降低。在此，將θ設定為34°、46°時的齒槽轉矩的降低效果，要小于將θ設定為37°、40°、43°時的降低效果。
由此，通過設定為[37°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤43°]以及[8°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤24°]，能夠有效地降低齒槽轉矩。
另外，如果第一外周面50a的曲率半徑R1在[22mm～32.5mm]的范圍內、轉子的外周面與齒前端面之間的間隙的最小值g在
的范圍內、凹部的深度的最小值h在
的范圍內、轉子50的最外周面與第二外周面50da、50ab之間的距離的最大值D在
的范圍內，則表示凹部的寬度A與效率以及齒槽轉矩的關系的曲線圖和圖5所示的曲線圖大致相同。
根據上述內容，通過以滿足[37°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤43°]以及[8°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤24°]的方式構成，從而能夠在提高效率的同時降低齒槽轉矩。
在此，轉子50的極對數為2的情況下的上述條件[37°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤43°]以及[8°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤24°]，根據轉子50的極對數而變化。
例如，在轉子50的極對數為1的情況下，變更為極對數為2時的條件的2倍，即[74°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤86°]以及[16°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤8°]。此外，在轉子50的極對數為3的情況下，變更為極對數為2時的條件的2/3倍，即[(74/3)°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤(86/3)°]以及[(16/3)°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤(48/3)°]。
因此，在轉子50的極對數為P的情況下，通過以第一外周面50a的寬度θ的開角(°；機械角)滿足[(74/P)°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤(86/P)°]、凹部50a1、50a2的寬度A的開角(°；機械角)滿足[(16/P)°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤(48/P)°]的方式構成，從而能夠在提高效率的同時降低齒槽轉矩。
接著，圖6表示轉子50的最外周面(對應于第一外周面50a～50d、半徑為R1的假想外周面)與第二外周面50ab～50da之間的距離的最大值D、轉子50的外周面與定子40的齒T1～Tn的前端面之間的距離(間隙)的最小值g和效率以及齒槽轉矩的關系。
圖6表示在上述的、能夠提高效率的同時相對能夠降低齒槽轉矩的條件[(74/P)°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤(86/P)°]以及[(16/P)°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤(48/P)°]，表示(D/g)與效率以及齒槽轉矩之間的關系。此外，圖6所示的情況如下圖3以及圖4表示的永磁式電動機30的轉子50的磁極數為4個(極對數為2)，轉子50的第一外周面50a的半徑R1為29.9mm、凹部50a1、50a2的深度的最小值h為0.2mm、第一外周面50a的寬度θ(開角；機械角)為41.5度。
在圖6，橫軸表示[D/g]，縱軸表示效率(％)以及齒槽轉矩(g/m)。此外，虛線表示將第一外周面50a的寬度θ(°；機械角)設定為37°時的情況，實線表示將θ設定為40°時的情況，點劃線表示將θ設定為43°時的情況。另外，第一外周面50a的寬度θ也可以用長度來表示。
根據圖6可知，如果(D/g)超過1.6，則與沒有設置第二外周面50da、50ab的情況相比，效率低下。由此，通過設定為
，從而能夠提高效率。
此外，根據圖6可知，當(D/g)在
的范圍內時，與沒有設置第二外周面50da、50ab的情況相比，齒槽轉矩會大寬度地被降低。由此，通過設定為
，而能夠有效地降低齒槽轉矩。
另外，如果第一外周面50a的曲率半徑R1在[22mm～32.5mm]的范圍內、轉子的外周面與齒前端面之間的間隙的最小值g在
的范圍內、凹部的深度的最小值h在
的范圍內、轉子50的最外周面與第二外周面50da、50ab之間的距離的最大值D在
的范圍內，則表示(D/g)與效率以及齒槽轉矩的關系的曲線圖和圖6所示的曲線圖大致相同。
根據上述內容，通過以滿足[(74/P)°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤(86/P)°]、[(16/P)°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤(48/P)°]、
這樣的條件的方式構成，從而能夠更好地降低齒槽轉矩。
接著，圖7表示凹部50a1、50a2的深度的最小值h與齒槽轉矩的關系。作為凹部50a1、50a2的深度的最小值h，例如可以使用沿q軸的深度。
圖7表示在上述的、能夠提高效率的同時降低齒槽轉矩的條件滿足[(74/P)°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤(86/P)°]以及[(16/P)°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤(48/P)°]的狀態(tài)下，表示h與齒槽轉矩的關系。此外，圖7所示的情況如下圖3以及圖4表示的永磁式電動機30的轉子50的磁極數為4個(極對數為2)，轉子50的第一外周面50a的曲率半徑R1為29.9mm、轉子50的外周面與齒前端面之間的距離(間隙)的最小值g為0.6mm、第一外周面50a的寬度θ(開角；機械角)為41.5度。
在圖7，橫軸表示h，縱軸表示齒槽轉矩(g/m)。
根據圖7可知，h在[(0.08)×(g+D)]mm和[(0.6)×(g+D)]mm的范圍內，齒槽轉矩降低。當凹部50a1、50a2的深度淺時，第二外周面50da、50ab和齒前端面之間的磁阻、與凹部的底面和齒前端面之間的磁阻相差無幾。因此，由凹部50a1、50a2導致的齒槽轉矩的降低效果下降。當凹部50a1、50a2的深度深時，凹部50a1、50a2的底面和齒前端面之間的磁阻變得過大。此時，因為在第二外周面50da、50ab和凹部50a1、50a2的交界處附近磁阻急劇變化，所以會產生齒槽轉矩。
另外，如果第一外周面50a的曲率半徑R1在[22mm～32.5mm]的范圍內、轉子的外周面與齒前端面之間的間隙的最小值g在
的范圍內、凹部的深度的最小值h在
的范圍內、轉子50的最外周面與第二外周面50da、50ab之間的距離的最大值D在
的范圍內，則表示h與齒槽轉矩的關系的曲線圖和圖7所示的曲線圖大致相同。
根據上述內容，通過以滿足[(74/P)°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤(86/P)°]、[(16/P)°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤(48/P)°]、以及[{(0.08)×(g+D)}mm≤h≤{(0.6)×(g+D)}mm]這樣的條件的方式構成，從而能夠更進一步地降低齒槽轉矩?；蛘?，通過以滿足[(74/P)°≤第一外周面的寬度θ(°；機械角)≤(86/P)°]、[(16/P)°≤凹部的寬度A(°；機械角)≤(48/P)°]、
以及[{(0.08)×(g+D)}mm≤h≤{(0.6)×(g+D)}mm]這樣的條件的方式構成，從而能夠更好地降低齒槽轉矩。
在圖3以及圖4所示的永磁式電動機30中，與齒T1的轉子50的外周面對向的齒端面T1a在齒端部T1b的圓周方向端部和齒端部T1c的圓周方向端部之間延伸，并且形成為與第一外周面50a同心狀(以轉子50的中心O為中心)的圓弧形狀。并且，僅由轉子50確保了轉子50的最外周面與第二外周面50da、50ab之間的距離的最大值D。此距離D，能夠由轉子50和定子40這兩者或者其中任意一個來確保。圖8表示由轉子50和定子40確保距離D的變更例。圖8是轉子50和定子40的局部放大圖。
在圖8所示的變更例中，與齒T1的轉子50的外周面對向的齒前端面T1a具有被設置在與齒本體部對應的位置的第一前端面T1e、被設置在與齒前端部T1b對應的位置的第二前端面T1d、被設置在與齒前端部T1c(參照圖4)對應的位置的第三前端面T1f(省略圖示)。
第一前端面T1e，形成為與轉子50的第一外周面50a同心狀(以轉子50的中心O為中心)的圓弧形狀。
第二前端面T1d，形成為從第一前端面T1e開始、在齒端部T1b的圓周方向端部(圖8的左側的端部)的方向、與轉子50的外周面之間的間隙漸漸增大的傾斜面。傾斜面既可以為直線也可以為曲線。使第一前端面T1e沿圓周方向延伸的假想前端面與第二前端面T1d之間的距離之中的最長的距離(最大間隙差)是D2。
另外，第二前端面T1d，是為了抑制由永久磁鐵產生的磁通經由齒端部T1b被短路而設置的。因此，第二前端面T1d的寬度W優(yōu)選設定得比被插入到磁鐵插入孔的永久磁鐵的寬度(或者磁鐵插入孔的寬度)長。
第三前端面T1f的形狀與第二前端面T1d的形狀相對于齒T1的中心線為線對稱。
在圖8所示的變更例，轉子50的最外周面(圖8中用虛線表示的半徑為R1的假想外周面)與第二外周面50da、50ab之間的距離的最大值D1(沿q軸的距離)、和第二前端面T1d的最大間隙差D2的和[D1+D2]，與上述的距離D對應。
即使用該距離[D1+D2]替代上述條件D，也能夠獲得上述效果。
這樣，通過將齒前端面T1a的圓周方向的兩端部側做成傾斜面，能夠防止磁通在齒端部急劇變化。由此，能夠更加降低齒槽轉矩。
以上，用相對于第二外周面50ab～50da的曲率中心O的開角(機械角)表示在與磁鐵插入孔51a1、51a4～51d1、51d4的外周側端壁51a2、51a5～51d2、51d5對向的位置形成的凹部50a1、50a2～50d1、50d2的寬度A。
在此，凹部50a1、50a2～50d1、50d2的圓周方向的長度可以利用凹部50a1、50a2～50d1、50d2的開角(機械角)和第二外周面50ab～50da的曲率半徑R2計算出來。
因此，如圖9所示，凹部50a1、50a2～50d1、50d2的寬度A，也能夠用對應于開角(機械角)的長度來表示。例如，可以用沿圓周方向的長度來表示。用長度表示凹部50a1、50a2～50d1、50d2的寬度A的結構被包含于用開角(機械角)表示凹部50a1、50a2～50d1、50d2的寬度A的結構中。
此外，磁鐵插入孔51a1、51a4～51d1、51d4的外周側端壁51a2、51a5～51d2、51d5和凹部50a1、50a2～50d1、50d2的配置關系能夠進行適當的選擇。
例如，如圖10所示，也可以在凹部50a1的旋轉方向側的位置配置外周側端壁51a2?；蛘呷鐖D11所示，也可以在凹部50a1的中央的位置配置外周側端壁51a2。或者如圖12所示，也可以在凹部50a1的反旋轉方向側的位置配置外周側端壁51a2。
即，如果將外周側端壁51a2配置在與凹部50a1對向的位置，則能夠防止由永久磁鐵產生的磁通經由齒、特別是齒端部而流過。
在以上的實施方式中，雖然在呈V字形狀配置的磁鐵插入孔插入了與軸方向成直角的截面形狀為長方形的板狀的永久磁鐵，但是磁鐵插入孔和永久磁鐵的形狀、數量等可以進行各種變更。
下面，參照圖13～圖15說明在其他的實施例中使用的轉子。另外，圖13～圖15表示與轉子的軸方向成直角的截面(橫截面)。
圖13所示的第二實施例的轉子150，在磁鐵插入孔的外周側端壁和凹部之間形成空隙部這一點與第一實施例的轉子50不同。
在第二實施例，在主磁極部150A，以從轉子150的中心O來看，大致呈V字形狀的方式配置有磁鐵插入孔151a1、151a3。
在磁鐵插入孔151a1、151a3分別插入與軸方向成直角的截面形狀為長方形的板狀的永久磁鐵152a1、152a2。
在本實施例中，以永久磁鐵152a1、152a2和磁鐵插入孔151a1、151a3的外周側端壁151a2、151a4之間不形成空隙的方式，將永久磁鐵152a1、152a2插入磁鐵插入孔151a1、151a3。并且，在磁鐵插入孔151a1、151a3的外周側端壁151a2、151a4和第二外周面150da、150ab(凹部150a1、150a2的底面)之間形成有空隙部151a5、151a6。在磁鐵插入孔151a1、151a3的外周側端壁151a2、151a4和空隙部151a5、151a6之間、空隙部151a5、151a6和第二外周面150da、150ab(凹部150a1、150a2的底面)之間，設置有橋部151a8、151a9、151a10、151a11。這樣，通過設置多個橋部，可以更有效地提高轉子相對于離心力的強度。
在本實施例的轉子150，在第二外周面150da、150ab，在鶴空隙部151a5、151a6對向的位置形成有凹部150a1、150a2。
圖14所示的第三實施例的轉子250的磁鐵插入孔以及永久磁鐵的形狀和第一實施例的轉子50不同。
在第三實施例中，在主磁極部250A設置有具有圓弧形狀的截面形狀的磁鐵插入孔251a1。圓弧形狀在轉子的中心方向呈凸狀地形成。
在磁鐵插入孔251a1插入有具有和磁鐵插入孔251a1大致相同的截面形狀的永久磁鐵252a。
在本實施例的轉子250中，在永久磁鐵252a和第二外周面250da、250ab(凹部250a1、250a2的底面)之間沒設置空隙部。

圖15所示的第四實施例的轉子350的磁鐵插入孔的形狀和第一實施例的轉子50不同。
在第四實施例中，在主磁極部350A，在與d軸大致成直角的方向上設置有磁鐵插入孔351a1。
在磁鐵插入孔351a1插入與軸方向成直角的截面形狀為長方形的形狀的永久磁鐵352a。
在本實施例中，以在永久磁鐵352a和磁鐵插入孔351a1的外周側端壁351a2、351a3之間不形成空隙的方式，將永久磁鐵352a插入磁鐵插入孔351a1。并且，在磁鐵插入孔351a1的外周側端壁351a2、351a3和第二外周面350da、350ab(凹部350a1、350a2的底面)之間形成有空隙部351a4、351a5。此時，在磁鐵插入孔351a1的外周側端壁351a2、351a3和空隙部351a4、351a5之間、空隙部351a4、351a5和第二外周面350da、350ab(凹部350a1、350a2的底面)之間，設置有橋部351a6、351a7、351a8、351a9。
本發(fā)明不限于實施方式中說明的結構，可以進行各種變更、追加、刪除。
例如，在轉子的主磁極部，在徑方向僅配置1層永久磁鐵，而構成單層結構的轉子，但是也可以在徑方向配置多層永久磁鐵，而構成多層結構的轉子。
此外，磁鐵插入孔的形狀和永久磁鐵的形狀、數量等也能夠進行各種變更。并且，永久磁鐵的材料也可以進行各種變更。
此外，作為定子的槽數量和轉子的極對數的組合，可以進行各種組合。
此外，雖然對永久磁鐵埋入式電動機進行了說明，但是本發(fā)明可以作為各種結構的永磁式電動機等而構成。
此外，針對將永磁式旋轉機械作為驅動被設置在空氣調節(jié)機(空調設備)和電冰箱等的壓縮機的電動機來使用的情況進行了說明，但是本發(fā)明的永磁式旋轉機械，還可以應用在其它的領域中。例如，能夠作為被安裝在汽車上的電動機來使用。作為被安裝在汽車上的電動機，對應有例如驅動汽車的電動機、驅動被安裝在汽車上的設備(窗玻璃、雨刷、座位、方向盤、門等)的電動機等。
權利要求
1.一種永磁式旋轉機械，其具備定子和轉子，在上述定子上設置有具有與上述轉子的外周面對向的前端面的齒，在上述轉子上，從與軸方向成直角的截面來看，在圓周方向交互地配置有主磁極部和輔助磁極部，在上述主磁極部設置有插入了永久磁鐵的磁鐵插入孔，其特征在于，上述轉子的外周面，從與軸方向成直角的截面來看，具有第一外周面，其與主磁極部的d軸交叉，并具有在外周方向形成為凸狀的第一曲線形狀，第二外周面，其與輔助磁極部的q軸交叉，并具有在圓周方向形成為凸狀的第二曲線形狀，上述第二曲線形狀的曲率半徑被設定為大于上述第一曲線形狀的曲率半徑，在上述第二外周面，在與上述磁鐵插入孔的外周側端壁對向的位置上形成有凹部，在將上述第一外周面的開角設為θ、將上述轉子的極對數設為P、將上述凹部的開角設為A時，以滿足[(74/P)°≤θ≤(86/P)°]以及[(16/P)°≤A≤(48/P)°]的方式構成。
2.根據權利要求1所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，在將上述轉子的外周面與上述齒前端面之間的距離的最小值設為g、將以在從上述轉子的中心到外周面的距離之中的最長的距離為半徑的假想外周面與上述輔助磁極部的外周面之間的距離的最大值設為D時，以滿足[(0.5)≤(D/g)≤(1.6)]的方式構成。
3.根據權利要求1或2所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，在將上述轉子的外周面與上述齒前端面之間的距離的最小值設為g、將以在從上述轉子的中心到外周面的距離之中的最長的距離為半徑的假想外周面與上述輔助磁極部的外周面之間的距離的最大值設為D、將上述凹部的深度的最小值設為h時，以滿足[{(0.08)×(g+D)}mm≤h≤{(0.6)×(g+D)}mm]的方式構成。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，磁鐵插入孔以在主磁極部的中央部形成橋部的方式而被設置。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，上述第一曲線形狀是在主磁極部的d軸上有曲率中心的圓弧形狀，上述第二曲線形狀是在輔助磁極部的q軸上有曲率中心的圓弧形狀。
6.一種壓縮機，其由電動機驅動，其特征在于，使用了權利要求1至5中任一項所述的永磁式旋轉機械作為上述電動機。
7.一種汽車，其安裝了電動機，其特征在于，使用了權利要求1至5中任一項所述的永磁式旋轉機械作為上述電動機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在提高永磁式旋轉機械的效率的同時，能夠降低齒槽轉矩的技術。在被設置于轉子的主磁極部的磁鐵插入孔，插入有永久磁鐵。轉子的外周面由與d軸交叉的第一外周面和與q軸交叉的第二外周面構成。第二外周面的曲線形狀的曲率半徑設定得比第一外周面的曲線形狀的曲率半徑大。在第二外周面，在與磁鐵插入孔的轉子外周側端壁對向的位置，形成有凹部。在將第一外周面的開角(機械角)設為θ、將轉子的極對數設為P、將凹部的開角(機械角)設為A時，以滿足[(74/P)°≤θ≤(86/P)°]以及[(16/P)°≤A≤(48/P)°]的方式構成。
文檔編號H02K1/27GK1976170SQ200610107629
公開日2007年6月6日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權日2005年12月1日
發(fā)明者大熊繁, 道木慎二, 富田睦雄, 佐藤光彥, 金子清一 申請人:愛知Elec株式會社