專利名稱：永磁式旋轉機械的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在轉子上設置的磁鐵插入孔中插入了永久磁鐵的永磁式旋轉機械，特別涉及使永磁式旋轉機械的效率提高的技術。
背景技術：
作為對空調機(空調裝置)(air conditioner)或電冰箱(refrigerator)等的壓縮機(compressor)進行驅動的電動機、對車輛(motor vehicle)或車載裝置(apparatus installed in a motor vehicle)等進行驅動的電動機等，可以使用在轉子上設置的磁鐵插入孔中插入了永久磁鐵的永磁式電動機(permanent magnet motor)(被稱為“永久磁鐵埋入式電動機(Interior Permanent Magnet Motor)”)。這種永磁式電動機例如具備設有齒(teeth)的定子(stator)、與齒的齒頂面(teeth top surface)隔著間隙(gap)可旋轉地配置的轉子。在轉子上，對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時(when viewed in cross section perpendicular to the axial direction of the rotor),在周向上交替配置主磁極部(main magnetic pole)禾口輔助磁極部(auxiliary magnetic pole)。在主磁極部設有磁鐵插入孔(magnet insert hole)，在磁鐵插入孔中插入永久磁鐵。該永磁式電動機能夠利用由插入主磁極部的磁鐵插入孔中的永久磁鐵的磁通產生的磁轉矩(magnet torque) 和由輔助磁極部的突極性(salient pole characteristics)產生的磁阻轉矩(reluctance torque)這兩者。在日本特開平1H85186號公報中，記載了具備如圖6所示的轉子830的永磁式電動機。另外，在圖6中，表示了主磁極部c的部分，但其他的主磁極部也是相同的結構。圖6所示的轉子830在主磁極部c上，形成有第一磁鐵插入孔832c和第二磁鐵插入孔 834c0第一磁鐵插入孔832c的外側的壁(outside wall)(外周面一側的壁(wall on the outer circumferential side))832cl 以及內側的壁(inner wall)(中心一側的壁(wall on the center side)) 832c2、第二磁鐵插入孔83 的外側的壁(外周面一側的壁)834cl 以及內側的壁(中心一側的壁)834c2，形成為以主磁極部c的d軸(d-axis)上的公共的中心點(common center point on the d-axis) c811 為中心的圓弧形狀(circular arc shape)。此外，在第一磁鐵插入孔832c和第二磁鐵插入孔83 之間設有內側橋接部(inner bridge) 836c，在第一磁鐵插入孔832c和轉子830的外周面830A之間設有第一外側橋接部 (first outer bridge) 837cl，在第二磁鐵插入孔83 和轉子830的外周面830A之間設有第二外側橋接部(second outer bridge) 837c2。此外，在日本特開平7-39090號公報中記載了如下內容，S卩，為了通過使氣隙磁通密度分布(air-gap magnetic flux density distribution)接近正弦波形狀(sinusoidal waveform)來抑制因齒槽轉矩(cogging torque)而引發的振動(vibration)或噪音(noise)，使永久磁鐵的磁取向方向(direction ofthe magnetic orientation)向公共的取向中心點會聚(converge on the common center point of the magnetic orientation) (畐身寸￠(^] (radial orientation)，，)。為了提高這種永磁式電動機的效率，需要提高磁通量(amount of magnetic flux)。例如，通過加長在主磁極部形成的第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的長度(在第一以及第二磁鐵插入孔中插入的第一以及第二永久磁鐵的外側的面(outer surface)的長度)，從而使磁通量增大。或者，通過減少經由主磁極部設置的橋接部(在第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔之間設置的內側橋接部，在第一磁鐵插入孔和轉子的外周面之間設置的第一外側橋接部，在第二磁鐵插入孔和轉子的外周面之間設置的第二外側橋接部)流通白勺失豆(amount of short-circuit magnetic flux), /AM^iIfflfi ( W^Ifflfi (amount of effective magnetic flux))增大。然而，上述的以往的永磁式電動機不能夠充分地增加磁通量。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種通過進一步增加磁通量(有效磁通量)來進一步提高永磁式旋轉機械的效率的技術。第一發明的永磁式旋轉機械具有定子和轉子。在轉子上，在對與軸向垂直的截面進行觀察時，沿軸向交替配置有主磁極部和輔助磁極部。在主磁極部設有磁鐵插入孔，在磁鐵插入孔中插入永久磁鐵。永久磁鐵的極性設定為使得相鄰的主磁極部的極性為反極性。 本發明的永磁式旋轉機械應用典型的是永久磁鐵埋入式電動機。對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時(when viewed in cross section perpendicular to the axial direction of the rotor),轉子的夕卜周面(outer circumferential surface of a rotro) 1 !!-(first curved portion)禾口H 二曲線部分(second curved portion)。第一曲線部分與主磁極部的d軸相交(intersect with d-axis)，并且形成為突部朝向外方向的第一曲線形狀(first curve profile which bulges in the radially outward direction)。第二曲線部分與輔助磁極部的q軸 (q-axis)相交，并且形成為突部朝向外方向的第二曲線形狀。第二曲線形狀的曲率半徑 (radius of curvature)設定為比第一曲線形狀的曲率半徑大。另外，所述“外方向”表示了對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時，從轉子的中心點遠離的方向。“d軸”是對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時，連接轉子的中心點和主磁極部的周向的中心點(center of the main magnetic pole in the circumferential direction)的線。"q 軸，，是對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時，連接轉子的中心點和輔助磁極部的周向的中心點的線。在不使用轉子位置檢測傳感器(rotor position detecting sensor)，而使用根據定子卷線所感應的電動勢的電動勢波形(waveform ofthe induced electromotive force of the stator winding)來檢測轉子的位置的無傳感器控制方式(sensor-less control system)對永磁式電動機進行控制的情況下，若電動勢波形中所含有的高次諧波成分(harmonic waveform component) ±曾力口,貝U不能夠進行最佳的控制(optimum control) 而導致效率降低。在本發明中，當第一曲線部分和第二曲線部分的轉換位置通過定子的齒時，由于抑制了流通過齒的磁通量的急劇變化，因此能夠防止定子卷線的電動勢波形中所包含的高次諧波成分增加。從而，在使用無傳感器控制方式來控制永磁式電動機的情況下， 能夠防止由電動勢波形中所含有的高次諧波成分產生的效率降低的情況。在主磁極部設有第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔。基于該第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔，在第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔之間設有內側橋接部(inner bridge)，在第一磁鐵插入孔和轉子的外周面之間設有第一外側橋接部(first outer bridge)，在第二磁鐵插入孔和轉子的外周面之間設有第二外側橋接部(second outer bridge)。對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時，第一以及第二磁鐵插入孔由相對配置的外側的壁(外周面一側的壁)和內側的壁(中心一側的壁)、配置在外側的壁和內側的壁之間的內側端壁和外側端壁構成。“外側的壁(外周面一側的壁)”是指相對配置的壁中距離轉子的中心點遠的壁，“內側的壁(中心一側的壁)”是指距離轉子的中心點近的壁。“內側端壁”是指在與形成于相同主磁極部的其他的磁鐵插入孔相對的位置上配置的端壁(形成內側橋接部的端壁)，“外側端壁”是指在與轉子的外周面相對的位置上配置的端壁(形成第一以及第二外側橋接部的端壁)。通過內側橋接部、第一以及第二外側橋接部，能夠提高轉子的強度。第一磁鐵插入孔的外側的壁形成為以第一曲率中心點為中心的圓弧形狀。此夕卜， 第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為以與第一曲率中心點不同的第二曲率中心點為中心的圓弧形狀。“圓弧形狀”包括大致圓弧形狀。設定第一曲率中心點以及第二曲率中心點，使得第一磁鐵插入孔的外側的壁以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的長度與下述情況相比更長，即與將第一磁鐵插入孔的外側的壁以及第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為以d軸上的公共的曲率中心點為中心的圓弧形狀的情況相比更長。第一曲率中心點以及第二曲率中心點的位置由轉子的大小、內側橋接部、第一以及第二橋接部的寬度、第一以及第二磁鐵插入孔的大小等來決定。由于在主磁極部形成的第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀形成為以分別不同的第一曲率中心點以及第二曲率中心點為中心的圓弧形狀，因此通過適當設定第一曲率中心點和第二曲率中心點的位置，能夠加長第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的長度。由此，能夠增加磁通量，從而能夠提高效率。在本發明中，利用通過曲率半徑不同的第一曲線部分和第二曲線部分來形成轉子的外周面的結構，加長在主磁極部形成的第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的長度的結構，從而使效率提高。由此，例如，即使是在使用比稀土類磁鐵的磁通密度低的鐵氧體磁鐵等的情況下，也能夠得到與使用稀土類磁鐵的情況相同的效率。在第一發明的其他的方式中，第一曲線部分形成為以d軸上的曲率中心點為中心的圓弧形狀，第二曲線部分形成為以q軸上的曲率中心點為中心的圓弧形狀。由此，能夠容易地形成第一曲線部分和第二曲線部分。在第一發明的另一種其他的方式中，第一曲線部分形成為以轉子的中心點為曲率中心點的圓弧形狀，第二曲線部分形成為以從轉子的中心點向與第二外周面相反的方向偏離的點為曲率中心點的圓弧形狀(The second curved portion has a circular ark shape having the center point of curvature on the point located in a position displaced from the center of the rotor away from the second outer circumferential surface) 0由此，在第一曲線部分和第二曲線部分的轉換部分通過定子的齒的部位時，能夠更有效地抑制流通過齒的磁通量的急劇變化。從而，能夠進一步提高效率。在第一發明的另一個其他的方式中，第一磁鐵插入孔的外側的壁的曲率半徑和第二磁鐵插入孔的外側的壁的曲率半徑設定為相等。由此，由于來自第一磁鐵插入孔的磁通量和來自第二磁鐵插入孔的磁通量變得大致相等，因此能夠防止磁通量的波動(pulsation of amount of magnetic flux)0在第一發明的另一個其他的方式中，第一磁鐵插入孔的內側的壁形成為以第一曲率中心點為中心的圓弧形狀，第二磁鐵插入孔的內側的壁形成為以第二曲率中心點為中心的圓弧形狀。由此，能夠使插入第一磁鐵插入孔中的第一永久磁鐵以及插入第二磁鐵插入孔中的第二永久磁鐵的厚度一定。從而，能夠防止減磁特性的不均勻(unevermess of the demagnetization characteristics)。在第一發明的另一個其他的方式中，第一磁鐵插入孔的內側的壁的曲率半徑和第二磁鐵插入孔的內側的壁的曲率半徑設定為相等。由此，能夠在第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔中插入相同形狀的永久磁鐵。此外，在第一磁鐵插入孔的內側的壁和旋轉軸插入孔(rotor shaft insert hole)之間的轉子鐵芯所產生的磁阻轉矩以及在第二磁鐵插入孔的內側的壁和旋轉軸插入孔之間的轉子鐵芯所產生的磁阻轉矩相同，從而能夠減小齒槽轉矩。從而，能夠減小由齒槽轉矩產生的噪音和振動。在第一發明的另一個其他的方式中，在主磁極部多層(a plurality of layer)設有第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔的組。例如，沿著轉子的徑向設置多個構成各層的第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔的組。通過采用該多層結構，能夠利用由層間的轉子鐵芯產生的磁阻轉矩，從而能夠進一步提高效率。此外，通過采用多層結構，當主磁極部和輔助磁極部的轉換部分通過定子的齒的部位時，流通過齒的磁通量分段變化，能夠防止流通過齒的磁通量產生急劇變化。在第一發明的另一個其他的方式中，構成各層的第一磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁形成為以第一曲率中心點為中心的圓弧形狀，構成各層的第二磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁形成為以第二曲率中心點為中心的圓弧形狀。由此，能夠更高效地形成構成各層的磁鐵插入孔。通常，在永磁式旋轉機械中，為了使氣隙磁通密度分布接近正弦波形狀而抑制由齒槽轉矩產生的振動或噪音，因此，插入磁鐵插入孔中的永久磁鐵的磁取向方向設定為向公共的取向中心點會聚(輻射取向)。此外，第一以及第二磁鐵插入孔的外側端壁(與外周面相對的端壁)形成為與轉子的外周面平行(包括大致平行)，第一以及第二磁鐵插入孔的內側端壁(相互相對的端壁)形成為與主磁極部的d軸平行(包括大致平行)。因此，在插入第一以及第二磁鐵插入孔中的第一以及第二永久磁鐵的磁取向向公共的取向中心點會聚的情況下，經由內側橋接部、第一外側橋接部以及第二外側橋接部而流通的短路磁通量
^^ ο在第一發明的另一個其他的方式中，第一以及第二永久磁鐵的磁取向方向在中央部和端部是不同的。即，在第一永久磁鐵插入第一磁鐵插入孔中的狀態下，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一永久磁鐵的磁取向方向在中央部(at the center portion)向第一永久磁鐵的中央部取向中心點會聚(converge on the center point of the magnetic orientation of the center portion)，所述第一永久磁鐵的中央部取向中心點配置在與
7第一磁鐵插入孔的外側的壁(outer wall)相對的外側的面(outer surface)的外側，在端部(at the end portion)，向第一永久磁鐵的端部取向中心點會聚，所述第一永久磁鐵的端部取向中心點配置在比第一永久磁鐵的中央部取向中心點更遠的位置。同樣地，在第二永久磁鐵插入第二磁鐵插入孔中的狀態下，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第二永久磁鐵的磁取向方向在中央部，向第二永久磁鐵的中央部取向中心點會聚，所述第二永久磁鐵的中央部取向中心點配置在與第二磁鐵插入孔的外側的壁相對的外側的面的外側，在端部，向第二永久磁鐵的端部取向中心點(center point of the magnetic orientation of the end portion)會聚，所述第二永久磁鐵的端部取向中心點配置在比第二永久磁鐵的中央部取向中心點更遠的位置。“配置在比第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點更遠的位置的第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點”與第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面之間的距離比第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面和第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點之間的距離更長。第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部以及端部是指沿著轉子的周向的中央部以及端部。“磁取向方向向取向中心點會聚”的狀態是指表示磁取向方向的線通過取向中心點的狀態(包括大概通過的狀態)(輻射取向)。另外，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點也可以配置在無限遠的位置。即，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點包括無限遠的取向中心點。例如，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部的磁取向方向也可以與連接第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面的周向的中心點和第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點的線平行(稱為“平行取向(parallel orientation)”)。在該情況下，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部磁取向方向也可以與連接第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面的周向的中心點和第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點的線大致平行。第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的磁取向方向在中央部和端部之間，可以從向第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點會聚的狀態開始，連續地或分階段地變化為向第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點會聚的狀態。“第一永久磁鐵的端部”的區域和“第一永久磁鐵的端部取向中心點”的位置(“第二永久磁鐵的端部”的區域和“第二永久磁鐵的端部取向中心點”的位置)設定為，能夠抑制由第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面(outer surface)或者內側的面(inner surface)產生的磁通經由內側橋接部和第一外側橋接部(內側橋接部和第二外側橋接部) 在第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的內側的面或者外側的面之間短路。在本方式中，一邊使氣隙磁通密度分布接近正弦波形狀，一邊減少經由內側橋接部、第一外側橋接部以及第二外側橋接部而流通的短路磁通量，從而能夠增加在主磁極部和定子之間流通的磁通量(有效磁通量)。從而，能夠抑制由齒槽轉矩產生的振動和噪音， 還能夠提高效率。在第一發明的另一個其他的方式中，在第一外側橋接部以及第二外側橋接部形成有孔或者朝向外方向呈凹狀的切口部。“孔”也可以是空隙，也可以填充非磁性材料。“切口部”形成為從沿著轉子的外周面(例如，第二曲線部分)的線向轉子的中心方向切去后的形狀。孔或者切口部的周向的長度設定為在定子的齒的基部的寬度以上，優選設定為在齒的齒頂面的周向的長度以上。由此，由于能夠防止由插入第一以及第二磁鐵插入孔中的第一以及第二永久磁鐵產生的磁通經由定子的齒而被短路，因此能夠增加有效磁通量，能夠提高效率。此外，由于磁阻轉矩的變動的減小而轉矩波動減小，或者，由于在永久磁鐵的端部的短路磁通量的減少而轉子和定子之間的輻射方向的磁吸引力減小，因此，能夠減小噪音和振動。第二發明的永磁式旋轉機械具有定子和轉子。在轉子上，對與軸向垂直的截面進行觀察時，在周向上交替配置有主磁極部和輔助磁極部。在主磁極部設有磁鐵插入孔，在磁鐵插入孔中插入永久磁鐵。永久磁鐵的極性設定為使得相鄰的主磁極部的極性相反。本發明的永磁式旋轉機械應用典型的是永久磁鐵埋入式電動機。在主磁極部設有第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔。基于該第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔，在第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔之間設有內側橋接部，在第一磁鐵插入孔和轉子的外周面之間設有第一外側橋接部，在第二磁鐵插入孔和轉子的外周面之間設有第二外側橋接部。對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時，第一以及第二磁鐵插入孔由相對配置的外側的壁(外周面一側的壁)和內側的壁(中心一側的壁)、配置在外側的壁和內側的壁之間的內側端壁和外側端壁構成。“外側的壁(外周面一側的壁)”是指相對配置的壁中距離轉子的中心點遠的壁，“內側的壁(中心一側的壁)”是指距離轉子的中心點近的壁。“內側端壁”是指在與形成于相同主磁極部的其他的磁鐵插入孔相對的位置上配置的端壁(形成內側橋接部的端壁)，“外側端壁”是指在與轉子的外周面相對的位置上配置的端壁(形成第一以及第二外側橋接部的端壁)。通過內側橋接部、第一以及第二外側橋接部，能夠提高轉子的強度。在第一以及第二磁鐵插入孔中插入了第一以及第二永久磁鐵，所述第一以及第二永久磁鐵分別具有與第一以及第二磁鐵插入孔的截面形狀對應的截面形狀。一般來講，第一以及第二磁鐵插入孔的外側端壁(與外周面相對的端壁)和第一以及第二永久磁鐵的外側端面(與外側端壁相對的端面)形成為與轉子的外周面平行(包括大致平行)。此外， 第一以及第二磁鐵插入孔的內側端壁(相互相對的端壁)和第一以及第二永久磁鐵的內側端面(與內側端壁相對的端面)形成為與主磁極部的d軸平行(包括大致平行)。另外， “d軸”是對與軸向垂直的截面進行觀察時，連接主磁極部的周向的中心點和轉子的中心點的線。在本發明中，第一以及第二永久磁鐵的磁取向方向在中央部和端部是不同的。艮口， 在第一永久磁鐵插入第一磁鐵插入孔的狀態下，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一永久磁鐵的磁取向方向在中央部向第一永久磁鐵的中央部取向中心點會聚，所述第一永久磁鐵的中央部取向中心點配置在第一永久磁鐵的外側的面的外側，在端部，向第一永久磁鐵的端部取向中心點會聚，所述第一永久磁鐵的端部取向中心點配置在比第一永久磁鐵的中央部取向中心點更遠的位置。同樣地，在第二永久磁鐵插入第二磁鐵插入孔的狀態下，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第二永久磁鐵的磁取向方向在中央部，向第二永久磁鐵的中央部取向中心點會聚，所述第二永久磁鐵的中央部取向中心點配置在第二永久磁鐵的外側的面的外側，在端部，向第二永久磁鐵的端部取向中心點會聚，所述第二永久磁鐵的端部取向中心點配置在比第二永久磁鐵的中央部取向中心點更遠的位置。“配置在比第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點更遠的位置的第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點”，和第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面之間的距離，比第一永久
9磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面和第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點之間的距離更長。第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部以及端部是指沿著轉子的周向的中央部以及端部。“磁取向方向向取向中心點會聚”的狀態是指表示磁取向方向的線通過取向中心點的狀態(包括大概通過的狀態)(輻射取向)。另外，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點可以配置在無限遠的位置。即，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點包括無限遠的取向中心點。例如，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部的磁取向方向也可以與連接第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面的周向的中心點和第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點的線平行(平行取向)。在該情況下，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部磁取向方向也可以與連接第一永久磁鐵(第二永久磁鐵) 的外側的面的周向的中心點和第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點的線大致平行。第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的磁取向方向在中央部和端部之間，可以從向第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點會聚的狀態開始，連續地或分階段地變化為向第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點會聚的狀態。第一永久磁鐵的中央部取向中心點和第二永久磁鐵的中央部取向中心點也可以使用相同的取向中心點。此外，第一永久磁鐵的端部取向中心點和第二永久磁鐵的端部取向中心點也可以使用相同的取向中心點。第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的中央部取向中心點和端部取向中心點的位置能夠配置在適當的位置，但對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的端部取向中心點優選配置在連接第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面的長度方向(周向)的中心點和第一永久磁鐵(第二永久磁鐵) 的中央部取向中心點的線上。“第一永久磁鐵的端部”的區域和“第一永久磁鐵的端部取向中心點”的位置(“第二永久磁鐵的端部”的區域和“第二永久磁鐵的端部取向中心點”的位置)設定為，能夠抑制由第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的外側的面或者內側的面產生的磁通經由內側橋接部和第一外側橋接部(內側橋接部和第二外側橋接部)在第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的內側的面或者外側的面之間短路。在本發明中，能夠抑制由第一永久磁鐵以及第二永久磁鐵產生的磁通在第一磁鐵插入孔以及第二磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁之間，經由內側橋接部、第一外側橋接部以及第二外側橋接部而被短路。由此，能夠使短路磁通量減少，在主磁極部和定子之間流通的磁通量(有效磁通量)增加。從而，能夠提高效率。在第二發明的其他的方式中，第一磁鐵插入孔具有形成為朝向外方向呈凹狀的曲線形狀的外側的壁，第一永久磁鐵具有形成為與第一磁鐵插入孔的外側的壁的曲線形狀對應的曲線形狀的外側的面。同樣地，第二磁鐵插入孔具有形成為朝向外方向呈凹狀的曲線形狀的外側的壁，第二永久磁鐵具有形成為與第二磁鐵插入孔的外側的壁的曲線形狀對應的曲線形狀的外側的面。由此，由于能夠加長第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁(第一以及第二永久磁鐵的外側的面)的長度，從而能夠增加主磁極部的磁通量。此外，由于能夠增大在第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁(第一以及第二永久磁鐵的外側的面)和轉子的外周面之間形成的區域的面積，因此能夠使磁阻轉矩增大。在第二發明的另一種其他的方式中，第一磁鐵插入孔的外側的壁形成為圓弧形狀，第一永久磁鐵的外側的面形成為與第一磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀。同樣地，第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為圓弧形狀，第二永久磁鐵的外側的面形成為與第二磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀。由此，能夠增加主磁極部的磁通量的同時，容易地形成第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁、第一以及第二永久磁鐵的外側的面。此外，由于能夠得到變動少的磁阻轉矩，因此能夠減小由齒槽轉矩產生的噪音和振動。在第二發明的另一種其他的方式中，第一磁鐵插入孔具有形成為朝向外方向呈凹狀的圓弧形狀的外側的壁和形成為向內方向突出的圓弧形狀的內側的壁，第一永久磁鐵具有形成為與第一磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀的外側的面和形成為與第一磁鐵插入孔的內側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀的內側的面。同樣地，第二磁鐵插入孔具有形成為朝向外方向呈凹狀的圓弧形狀的外側的壁和形成為向內方向突出的圓弧形狀的內側的壁，第二永久磁鐵具有形成為與第二磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀的外側的面和形成為與第二磁鐵插入孔的內側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀的內側的面。由此，能夠加長第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁(第一以及第二永久磁鐵的外側的面和內側的面)的長度，從而能夠增加主磁極部的磁通量。此外，能夠容易地形成第一以及第二永久磁鐵。此外，由于能夠使永久磁鐵的厚度一定，因此能夠鋼制減磁特性的不均勻。另外，由于在第一磁鐵插入孔的內側的壁和旋轉軸插入孔之間的轉子鐵芯所產生的磁阻轉矩以及在第二磁鐵插入孔的內側的壁和旋轉軸插入孔之間的轉子鐵芯所產生的磁阻轉矩相同，因此能夠減小因齒槽轉矩而產生的影響。此外，還能夠減小噪音和振動。在第二發明的另一個其他的方式中，第一磁鐵插入孔的外側的壁形成為以第一曲率中心點為中心的圓弧形狀，第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為以與第一曲率中心點不同的第二曲率中心點為中心的圓弧形狀。“圓弧形狀”包括大致圓弧形狀。第一曲率中心點以及第二曲率中心點設定為，使得第一磁鐵插入孔的外側的壁以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的長度比將第一磁鐵插入孔的外側的壁以及第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為以d軸上的公共的曲率中心點為中心的圓弧形狀的情況更長。第一曲率中心點以及第二曲率中心點的位置由轉子的大小、內側橋接部、第一以及第二橋接部的寬度、第一以及第二磁鐵插入孔的大小等來決定。由于第一磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀和第二磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀分別形成為以不同的第一曲率中心點和第二曲率中心點為中心的圓弧形狀，因此能夠通過設定第一曲率中心點和第二曲率中心點來加長第一磁鐵插入孔的外側的壁以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的長度。從而，能夠增加主磁極部的磁通量，從而能夠提高效率。在第二發明的另一個其他的方式中，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一永久磁鐵的端部的磁取向方向與連接第一永久磁鐵的外側的面的周向(長度方向)的中心點和第一永久磁鐵的中央部取向中心點的線平行(平行取向)。同樣地，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第二永久磁鐵的端部的磁取向方向與連接第二永久磁鐵的外側的面的周向(長度方向)的中心點和第二永久磁鐵的中央部取向中心點的線平行。“外側的面的周向(長度方向)的中心點”例如在外側的面形成為直線狀的情況下是直線的中心點，在外側的面形成為圓弧形狀的情況下是圓弧的周向的中心點。“平行”包括大致平行的情況。由此，能夠進一步可靠地抑制經由內側橋接部和第一外側橋接部在第一磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁(第一永久磁鐵的外側的面和內側的面)之間被短路的磁通量(短路磁通量)以及經由內側橋接部和第二外側橋接部在第二磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁(第二永久磁鐵的外側的面和內側的面)之間被短路的磁通量(短路磁通)。在第二發明的另一個其他的方式中，在主磁極部多層設有第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔的組。例如，沿著轉子的徑向設置多個構成各層的第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔的組。由于采用多層結構，能夠利用由層間的轉子鐵芯產生的磁阻轉矩，因此能夠進一步提高效率。此外，由于采用多層結構，當主磁極部和輔助磁極部的轉換部分通過定子的齒的位置時，流通過齒的磁通量分階段變化，因此，能夠防止流通過齒的磁通量產生急劇變化。在第二發明的另一個其他的方式中，對與軸向垂直的截面進行觀察時，轉子的外周面包括第一曲線部分和第二曲線部分。第一曲線部分與主磁極部的d軸相交，形成為突部朝向外方向的第一曲線形狀。第二曲線部分與輔助磁極部的q軸相交，并且形成為突部朝向外方向的第二曲線形狀。第二曲線形狀的曲率半徑設定為比第一曲線形狀的曲率半徑大。另外，所述“外方向”，表示對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時，從轉子的中心點遠離的方向。“d軸”是對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時，連接轉子的中心點和主磁極部的周向的中心點的線。“q軸”是對與轉子的軸向垂直的截面進行觀察時，連接轉子的中心點和輔助磁極部的周向的中心點的線。由曲率半徑不同的第一曲線部分和第二曲線部分構成了轉子的外周面，因此能夠防止在第一曲線部分和第二曲線部分的轉換部位在轉子的外周面和定子的齒的齒頂面之間的間隙急劇變化。由此，能夠防止因轉子的第一曲線部分和第二曲線部分的轉換部位的磁飽和導致的效率降低。在不使用轉子位置檢測傳感器，而使用根據定子卷線所感應的電動勢的電動勢波形來檢測轉子的位置的無傳感器控制方式對永磁式電動機進行控制的情況下，若電動勢波形中所含有的高次諧波成分增加，則不能夠進行最佳的控制而導致效率降低。在本發明中， 當第一曲線部分和第二曲線部分的轉換部位通過定子的齒時，由于抑制了流通過齒的磁通量的急劇變化，因此能夠防止定子卷線的電動勢波形中所包含的高次諧波成分增加。從而， 在使用無傳感器控制方式來控制永磁式電動機的情況下，能夠防止由電動勢波形中所含有的高次諧波成分產生的效率降低。在第二發明的另一個其他的方式中，在第一外側橋接部以及第二外側橋接部形成有孔或者朝向外方向呈凹狀的切口部。“孔”可以是空隙，也可以填充非磁性材料。“切口部”形成為從沿著轉子的外周面(例如，第二曲線部分)的線向轉子的中心方向切去的形狀。孔或者切口部的周向的長度設定為在定子的齒的基部的寬度以上，優選設定為齒的齒頂面的周向的長度以上。由此，能夠防止由插入第一以及第二磁鐵插入孔中的第一以及第二永久磁鐵產生的磁通經由定子的齒而被短路，因此能夠增加有效磁通量，提高效率。此外，由于磁阻轉矩的變動的減小而轉矩波動減小，或者，由于在永久磁鐵的端部的短路磁通量的減少而在轉子和定子之間的輻射方向的磁吸引力減小，因此，能夠減小噪音和振動。第一發明能夠增加磁通量，提高效率。由此，即使是使用比稀土類磁鐵的磁通密度低的鐵氧體磁鐵等的情況下，也能夠得到具有與使用稀土類磁鐵的情況相同的效率的永磁式旋轉機械。
第二發明能夠減少經由內側橋接部、第一外側橋接部以及第二外側橋接部而流通的短路磁通量。由此，能夠增加磁通量(有效磁通量)，提高效率。


圖1是從與軸向垂直的方向觀察第一實施例的截面圖。圖2是從與軸向垂直的方向觀察第一實施例的轉子的截面圖。圖3是圖1的局部放大圖。圖4是說明第一實施例的永久磁鐵的磁取向方向的圖。圖5是說明第一實施例的作用的圖。圖6是說明以往技術的作用的圖。圖7是從與軸向垂直的方向觀察第二實施例的轉子的截面圖。圖8是從與軸向垂直的方向觀察第三實施例的轉子的截面圖。圖9是從與軸向垂直的方向觀察第四實施例的轉子的截面圖。圖10是從與軸向垂直的方向觀察第五實施例的轉子的截面圖。圖11是從與軸向垂直的方向觀察第六實施例的轉子的截面圖。圖12是從與軸向垂直的方向觀察第七實施例的轉子的截面圖。
具體實施例方式以往，在永磁式電動機中，使用了磁通密度高的稀土類磁鐵(rare earth magnet)。特別是，使用了包含 Nd (釹(Neodym))、佝(鐵(iron))、Co (鈷(cobalt))、B (硼 (boron))等的釹磁鐵(Neodym magnet) 0然而，由于釹磁鐵等的稀土類磁鐵價格高，因此需要開發一種使用廉價的永久磁鐵的永磁式電動機，例如，使用了磁通密度(flux density) 比稀土類磁鐵低，但價格低廉的鐵氧體磁鐵(ferrite magnet)等的永磁式電動機。在設置于轉子的主磁極部的磁鐵插入孔中插入了永久磁鐵的永磁式電動機，其磁通量取決于磁鐵插入孔的外側的壁(外周面一側的壁)的長度。因此，在使用鐵氧體磁鐵等的磁通密度低的磁鐵時，與使用磁通密度高的稀土類磁鐵的情況相比，為了得到具有相同程度的效率的永磁式電動機，需要加長磁鐵插入孔的外側的壁的長度。在此，在日本特開平1H85186號公報中記載的轉子，與將截面為方形形狀的第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔配置成V字形的轉子相比，磁鐵插入孔的外側的壁的長度長。然而，即使向這樣的轉子的磁鐵插入孔插入鐵氧體磁鐵等的磁通密度低的永久磁鐵，也不能夠得到與使用磁通密度高的稀土類磁鐵的情況相同的效率。另外，從制造成本上來考慮，稀土類磁鐵通常使用截面形狀形成為長方形形狀的磁鐵。因此，需要如下這樣的技術，S卩，加長在主磁極部形成的磁鐵插入孔的外側的壁的長度，提高永磁式旋轉機械的效率，特別是，即使是在使用磁通密度比稀土類磁鐵低的鐵氧體磁鐵的情況下，也能夠得到與使用稀土類磁鐵的情況相同程度的效率的技術。此外，在日本特開平1H85186號公報所記載的永磁式電動機中，在第一磁鐵插入孔832c中插入的第一永久磁鐵833c所產生的磁通經由內側橋接部836c和第一外側橋接部837cl而流通，在第二磁鐵插入孔83 中插入的第二永久磁鐵835c所產生的磁通經由內側橋接部836c和第二外側橋接部837c2而流通。即，短路磁通經由內側橋接部836c、第一外側橋接部837cl以及第二外側橋接部837c2而流通。在此，第一磁鐵容置孔832c (第二磁鐵容置孔834c)的外側端壁832c3 (834c3)和第一永久磁鐵833c (第二永久磁鐵835c) 的外側端面(與外側端壁相對的端面)形成為與轉子830的外周面830A平行(包括大致平行)。此外，第一磁鐵容置孔832c (第二磁鐵容置孔83 )的內側端壁832c4(83k4)和第一永久磁鐵833c (第二永久磁鐵835c)的內側端面(與內側端壁相對的端面)形成為與 d軸(連接主磁極部c的周向的中心點和轉子830的中心點的線)平行(包括大致平行)。 在這樣的永磁式電動機中，如日本特開平7-39090號公報中所記載的那樣，在第一永久磁鐵833c以及第二永久磁鐵835c的磁取向方向向公共的取向中心點c811會聚的情況下，經由內側橋接部836c、第一外側橋接部837cl以及第二外側橋接部837c2而流通的短路磁通量多。從而，在主磁極部c和定子的齒之間流通的磁通量(有效磁通量)減少，效率降低。因此，需要一種一邊使氣隙磁通密度接近正弦波形狀，一邊能夠減少經由內側橋接部以及外側橋接部而流通的短路磁通量，從而提高效率的技術。本發明目的在于，提供一種提高效率的技術，該技術是通過加長磁鐵插入孔的外側的壁的長度，使在主磁極部與定子的齒之間流通的磁通量增加，或者，通過減少經由內側橋接部和外側橋接部而流通的短路磁通量來提高效率的。本發明的第一實施例如圖1以及圖2所示。本發明的第一實施例是在形成于轉子的主磁極部的磁鐵插入孔中插入了永久磁鐵的永磁式電動機(永久磁鐵埋入式電動機)。 另外，圖1是從與軸向垂直的方向觀察第一實施例的永磁式電動機10的截面圖，圖2是從與軸向垂直的方向觀察轉子30的截面圖。此外，在圖1以及圖2中，表示了磁極數為4(極對數(pair of poles)為2)的轉子30。本實施例的永磁式電動機10包括定子20和轉子30。定子20例如由層積電磁鋼板(electrical steel sheet)而形成的定子鐵芯(stator core)構成。定子20具有磁軛(yoke) 21和齒(teeth) 22。齒22形成了槽 (slot) 23。在槽23中，通過分布卷繞方式(distributed winding method)或者集中卷繞方繞式(concentrated winding method)插入定子卷線(stator coil)。如圖 3 所示，齒 22 具有基部(body) 22a、在基部22a的旋轉方向兩側設置的齒端部(teeth end portion) 22b 以及22c。而且，基部22a、齒端部22b以及22c的與轉子30相對一側的面形成了齒頂面 (teeth top surface) 22d。轉子30配置為，在轉子30的外周面和定子20的齒22的齒頂面22d的間隙(gap)設定為g的狀態下，能夠旋轉。轉子30例如由層積電磁鋼板而形成的轉子鐵芯(rotor core)31構成。在轉子鐵芯31上，形成有用于插入旋轉軸的旋轉軸插入孔(rotary shaft insert hole)40，并且在周向上交替配置有(alternate in the circumferential direction)主磁極部(main magnetic pole) a、b、c、d 禾口輔助石茲極部(auxiliary magnetic pole) ab、be、cd、da。例如通壓配合方法(press fitting method)或熱壓配合方法(shrink fitting method)等將旋轉軸插入旋轉軸插入孔40中。此外，在轉子鐵芯31上，形成有插入鉚接銷(semi-tubular rivet)的鉚接銷插入孔(semi-tubular rivet insert hole) 38a 38d，所述鉚接銷用于固定層積的電磁鋼板。 作為鉚接銷，優選使用由磁性材料(magnetic material)制成的鉚接銷。轉子鐵芯31 (以下稱為“轉子30”)的外周面(outer circumferentialsurface)包括與主磁極部a d對應的第一曲線部分(first curved portion)(第一外周部分(first outer circumferential portion)) 30a、30b、30c、30d 和與輔助磁極部 ab da對應的第二曲線部分(second curved portion)(第二夕卜周部分(second outer circumferential portion))30ab、30bc、30cd、30dao第一曲線部分30a 30d與連接轉子30的中心點0和主磁極部a d的周向中心點的線(以下稱為“d軸(d-axis)”)相交，并且形成為突部朝向外方向的第一曲線形狀(first curve profile which intersects with a d-axis and bulges radially outward)。此外，第二曲線部分30ab 30da與連接轉子30的中心點0和輔助磁極部ab da的周向中心點的線(以下稱為“q軸(q-axis)”)相交，并且形成為突部朝向外方向的第二曲線形狀。而且，第二曲線部分30ab 30da的第二曲線形狀的曲率半徑(radius of curvature) [Rq]設定為比第一曲線部分30a 30d的第一曲線形狀的曲率半徑[Rd]大(Rq > Rd)。第一曲線部分30a 30d和第二曲線部分30ab 30da通過連接點30al 30dl、 30a2 30d2連接。所述“外方向(outward) ”是指遠離轉子的中心點的方向。在本實施例中，第一曲線部分30a 30d形成為以轉子30的中心點0為中心的半徑為[Rd]的圓弧形狀(circular arc shape)。此外，第二曲線部分30ab 30da形成為以q軸上的，以向與第二曲線部分30ab 30da相反的方向偏離了轉子30的中心點0 的點為中心的半徑為[Rq]的圓弧形狀(has a circular arc shape having its center of curvature on a point on the q-axis which is located in a position displaced from the center point 0 of the rotor 30 away from the second curve portion 30ab-30da)。在圖1中，表示了第二曲線部分30ab的圓弧形狀的中心點(曲率中心點 (center point of curvature))Pab，在圖2中，表示了第二曲線部分30bc的圓弧形狀的中心點(曲率中心點)Pbc和第二曲線部分30cd的圓弧形狀的中心點(曲率中心點)Pcd。第一曲線部分30a 30d的開角(opening angle) θ設定在能夠得到高效率的范圍內。另外，第一曲線部分30a 30d和第二曲線部分30ab 30da的曲線形狀是圓弧形狀或楕圓形狀(elliptic shape)等的突型形狀即可。此外，第一曲線部分30a 30d的曲線形狀的中心點(曲率中心點)和第二曲線部分30ab 30da的中心點(曲率中心點) 的位置能夠適當變更。例如，也可以將第一曲線部分30a 30d的中心點設定為在d軸上的，向第一曲線部分30a 30d方向偏離轉子30的中心點0的點。在本實施例中，第一曲線部分30a 30d與本發明的“第一曲線部分”對應，轉子 30的中心點0與本發明的“第一曲線形狀的第一曲率中心點”對應，[Rd]與本發明的“第一曲線形狀的曲率半徑”對應。此外，第二曲線部分30ab 30da與本發明的“第二曲線部分”對應，點Pab、Pbc、Pcd與本發明的“第二曲線形狀的第二曲率中心點”對應，[Rq]與本發明的“第二曲線形狀的曲率半徑”對應。在本實施例中，能夠防止在第一曲線部分30a 30d和第二曲線部分30ab 30da 的轉換部分(連接點30al 30dl、30a2 30d2的部分)通過定子的齒22的位置時，在齒 22流通的磁通量產生急劇變化，能夠防止在定子卷線所感應的電動勢的電動勢波形中包含白勺 1 次i皆波成分(harmonic components contained in the waveform of the induced electromotive force of stator winding)增加。由此，例如，在不使用轉子的位置檢測傳感器(rotor position detecting sensor)，而使用根據定子卷線所感應的電動勢的電動勢波形來檢測轉子的位置的無傳感器控制裝置(sensorless control system)進行永磁式電動機的控制的情況下，能夠防止電動勢波形中所含有的高次諧波成分導致的轉子的位置檢測精度的降低。從而，能夠防止因轉子的位置檢測精度低而導致的效率降低。此外，由于能夠使定子卷線充分地感應電動勢，因此不需要增加定子卷線的圈數。由此，能夠防止因定子卷線的銅損(copper loss)而導致的效率降低。在主磁極部a d上，設有第一磁鐵插入孔32a 32d和第二磁鐵插入孔3 34d。在第一磁鐵插入孔32a 32d中插入第一永久磁鐵33a 33d，在第二磁鐵插入孔 34a 34d中插入第二永久磁鐵3 35d。例如，通過間隙配合方法(clearance fitting method)將第一永久磁鐵33a 33d (第二永久磁鐵3 35d)插入第一磁鐵插入孔3 32d (第二磁鐵插入孔3 !Md)。第一永久磁鐵33a 33d以及第二永久磁鐵3 35d 被磁化，使得周向相鄰的主磁極部a d的極性為相反極性(magnetized)。在圖2中，主磁極部a的第一永久磁鐵33a以及第二永久磁鐵35a、主磁極部c的第一永久磁鐵33c以及第二永久磁鐵35c被磁化為外側(外周面一側)是N極，內側(中心一側)是S極，與主磁極 a和c相鄰的主磁極部b的第一永久磁鐵33b以及第二永久磁鐵35b、主磁極部d的第一永久磁鐵33d以及第二永久磁鐵35d被磁化為外側(外周面一側)是S極，內側(中心一側) 是N極。在本實施例中，第一磁鐵插入孔32a 32d是由外側的壁(outer wall)32al 32dl、內側的壁(inner wall) 32a2 32d3、外側端壁(outer end wall) 32a3 32d3、內側端壁(inner end wall) 32a4 32d4而形成的。同樣地，第二磁鐵插入孔；Ma 34d是由外側的壁34al 34dl、內側的壁34a2 34d2、外側端壁34a3 34d3、內側端壁34a4 34d4而形成的。從與轉子30的軸向成直角的截面觀察，“外側的壁”和“內側的壁”是表示， 在與主磁極部的外周側和中心一側相對形成的壁中，遠離轉子30 (轉子鐵芯31)的中心點0 的壁和靠近中心點0的壁。此外，“外側端壁”和“內側端壁”是表示，在外側的壁和內側的壁所連接的端壁中，在與轉子30的外周面相對的位置上配置的端壁和在與相同主磁極部 a d所設置的其他的磁鐵插入孔相對的位置上配置的端壁。第一永久磁鐵33a 33d的與軸向垂直的截面的形狀形成為能夠插入到第一磁鐵插入孔32a 32d的程度，并且對應于第一磁鐵插入孔32a 32d的與軸向垂直的截面的形狀。同樣地，第二永久磁鐵35a 35d的與軸向垂直的截面的形狀也是形成為能夠插入到第二磁鐵插入孔3 34d的程度， 并且對應于第二磁鐵插入孔3 34d的與軸向垂直的截面的形狀。對與軸向垂直的截面進行觀察時，典型地，第一永久磁鐵33a 33d(第二永久磁鐵3 35d)具有外側的面 (outer surface)，形成為與第一磁鐵插入孔3 32d(第二磁鐵插入孔；Ma 34d)的外側的壁32al 32dl(34al 34dl)對應的形狀；內側的面(inner surface)，形成為與內側的壁32a2 32d2(34a2 34d2)對應的形狀；外側端面(outer end surface)，形成為與外側端壁32a3 32d3(34a3 34d3)對應的形狀；內側端面(inner end surface)，形成為與內側端壁32a4 32d4(34a4 34d4)對應的形狀。在本實施例中，為了增加磁通量，第一磁鐵插入孔32a 32d(第二磁鐵插入孔 34a !Md)的外側端壁32a3 32d3 (34a3 ;34d3)、在第一磁鐵插入孔3 32d(第二磁鐵插入孔3 34d)中插入的第一永久磁鐵33a 33d(第二永久磁鐵35a 35d)的
16外側端面形成為與轉子鐵芯31 (轉子30)的外周面平行(包括大致平行)。此外，第一磁鐵插入孔3 32d(第二磁鐵插入孔3 !Md)的內側端壁32a4 32d4(34a4 ;34d4)、 在第一磁鐵插入孔3 32d (第二磁鐵插入孔3 34d)中插入的第一永久磁鐵33a 33d (第二永久磁鐵3 35d)的內側端面形成為與d軸平行(包括大致平行)。對于第一磁鐵插入孔3 32d(第二磁鐵插入孔3 34d)、第一永久磁鐵 33a 33d(第二永久磁鐵35a 35d)的與軸向垂直的截面的形狀，將在后面進行敘述。在轉子鐵芯31上，基于第一磁鐵插入孔3 32d和第二磁鐵插入孔3 ；34山在第一磁鐵插入孔3 32d和第二磁鐵插入孔3 34d之間設有內側橋接部(inner bridge)36a 36d，在第一磁鐵插入孔32a 32d和轉子30的外周面(第二曲線部分 30ab 30da)之間設有第一外側橋接部(first outer bridge) 37al 37dl，在第二磁鐵插入孔3 34d和轉子30的外周面(第二曲線部分30ab 30da)之間設有第二外側橋接部(second outer bridge) 37a2 37d2。即，基于第一磁鐵插入孔3 32d的內側端壁32a4 32d4和第二磁鐵插入孔3 34d的內側端壁34a4 34d4，設置了內側橋接部 36a 36d ；基于第一磁鐵插入孔32a 32d的外側端壁32a3 32d3和轉子30的外周面 30ab 30da，設置了第一外側橋接部37al 37dl ；基于第二磁鐵插入孔3 34d的外側端壁34a3 34d3和轉子30的外周面30ab 30da，設置了第二外側橋接部37a2 37d2。內側橋接部36a 36d、第一外側橋接部37al 37dl以及第二外側橋接部37a2 37d2提高了轉子30的強度。接著，對第一磁鐵插入孔3 32d以及第二磁鐵插入孔3 34d的結構進行說明。首先，參照圖6，對日本特開平1H85186號公報所記載的以往的永磁式電動機的磁鐵插入孔的結構進行說明。圖6是從與軸向垂直的方向觀察以往的永磁式電動機的轉子 830的截面圖。另外，在圖6中，僅表示了主磁極部c的部分。在主磁極部c上，設置了第一磁鐵插入孔832c和第二磁鐵插入孔83 。第一磁鐵插入孔832c (第二磁鐵插入孔834c) 由外側的壁832c 1 (834c 1)、內側的壁832(:2(83 、外側端壁832c3 (83 、內側端壁 832c4(834c4)形成。此外，在第一磁鐵插入孔832c和第二磁鐵插入孔83 之間設有內側橋接部836c，在第一磁鐵插入孔832c和轉子830的外周面830A之間設有第一外側橋接部 837cl，在第二磁鐵插入孔83 和轉子830的外周面830A之間設有第二外側橋接部837c2。 在第一磁鐵插入孔832c (第二磁鐵插入孔83 )中，插入了第一永久磁鐵833c (第二永久磁鐵835c)，該第一永久磁鐵833c (第二永久磁鐵835c)具有與第一磁鐵插入孔832c (第二磁鐵插入孔83 )的截面形狀對應的截面形狀。在以往的永磁式電動機中，對與軸向垂直的截面進行觀察時，在主磁極部c形成的第一磁鐵插入孔832c (第二磁鐵插入孔83 )的外側的壁832cl (834cl)和內側的壁 832c2(834c2)形成為以d軸上的公共的中心點c811為中心的圓弧形狀。即，外側的壁 832cl和834cl形成為以d軸上的中心點c811為中心的半徑為[R811]的圓弧形狀，內側的壁832c2和834c2形成為以d軸上的中心點c811為中心的半徑為[R812]的圓弧形狀。在這樣的永磁式電動機中，在使用比稀土類磁鐵磁通密度低的鐵氧體磁鐵的情況下，與具有第一磁鐵插入孔以及第二磁鐵插入孔，并且該第一磁鐵插入孔以及第二磁鐵插入孔從與軸向垂直的方向觀察到的截面的形狀是長方形形狀的情況相比，外側的壁832cl以及83如1的長度變長。由此，能夠加長在第一磁鐵插入孔832c (第二磁鐵插入孔834c) 中插入的第一永久磁鐵833c (第二永久磁鐵835c)的外側的面的長度，增加磁通量。然而， 在第一磁鐵插入孔832c的外側的壁832c 1和第二磁鐵插入孔83 的外側的壁834c 1形成為以公共的中心點c811為中心的圓弧形狀的情況下，加長外側的壁832cl以及834cl的長度受到限制。因此，不能夠得到與使用磁通密度高的稀土類磁鐵的情況相同的效率。在本實施例中，為了加長在主磁極部形成的第一磁鐵插入孔以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的長度，將第一磁鐵插入孔以及第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為以不同中心點為中心的圓弧形狀。參照圖4，對本實施例的磁鐵插入孔以及永久磁鐵的結構進行說明。另外，在主磁極部a d形成的第一磁鐵插入孔3 32d以及第二磁鐵插入孔3 34d是相同的結構，此外，分別插入到第一磁鐵插入孔3 32d以及第二磁鐵插入孔3 34d的第一永久磁鐵33a 33d以及第二永久磁鐵3 35d是相同的結構。因此，下面，對在主磁極部 c形成的第一磁鐵插入孔32c以及第二磁鐵插入孔3 和分別插入到第一磁鐵插入孔32c 以及第二磁鐵插入孔34c中的第一永久磁鐵33c以及第二永久磁鐵35c進行說明。對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一磁鐵插入孔32c的外側的壁32cl和內側的壁32c2形成為以中心點cll為中心的圓弧形狀。即，外側的壁32cl形成為朝向外方向呈凹狀的形狀(is recessed in the radially outward direction)，即形成為以中心點 cll 為中心的半徑為[R11]的圓弧形狀，內側的壁32c2形成為向內方向(中心方向)突出的形狀(bulge in the radially inward direction)，即形成為以中心點cll為中心的半徑為 [R12]的圓弧形狀。此外，第二磁鐵插入孔；Mc的外側的壁34cl和內側的壁34c2形成為以中心點c21為中心的圓弧形狀。即，外側的壁34cl形成為朝向外方向呈凹狀的形狀，即形成為以中心點c21為中心的半徑為[R21]的圓弧形狀，內壁34c2形成為向內方向突出的形狀，形成為以中心點c21為中心的半徑為[R22]的圓弧形狀。而且，對與軸向垂直的截面進行觀察時，插入第一磁鐵插入孔32c (第二磁鐵插入孔34c)中的第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)具有外側的面、內側的面、外側端面、內側端面，該外側的面、內側的面、外側端面、內側端面分別形成為與第一磁鐵插入孔32c (第二磁鐵插入孔34c)的外側的壁32c 1 (34cl)、內側的壁32c2 (34c2)、外側端壁32c3 (34c3)、 內側端壁32c4(3k4)對應的形狀。即，在第一永久磁鐵33c被插入第一磁鐵插入孔32c的狀態下進行觀察時，第一永久磁鐵33c具有外側的面和內側的面，所述內側的面形成為朝向外方向呈凹狀的形狀，即形成為以中心點cll為中心的圓弧形狀，所述內側的面形成為向內方向突出的形狀，即形成為以中心點cll為中心的圓弧形狀。此外，在第二永久磁鐵 35c被插入第二磁鐵插入孔3 的狀態下進行觀察時，第二永久磁鐵35c具有外側的面和內側的面，所述內側的面形成為朝向外方向呈凹狀的形狀，即，形成為以中心點c21為中心的圓弧形狀，所述內側的面形成為向內方向突出的形狀，即形成為以中心點c21為中心的圓弧形狀。中心點cll和cl2、半徑[Rll]、[R12]、[R21]、[R22]對應于轉子30的大小(直徑或者半徑)、永久磁鐵的特性和厚度，內側橋接部36c、第一外側橋接部37cl以及第二外側橋接部37c2的寬度、所期望的效率等來進行設定。在本實施例中，半徑[R11]和半徑[R21] 設定為相等，半徑[R12]和半徑[R22]設定為相等。即，第一磁鐵插入孔32c和第二磁鐵插入孔34c、第一永久磁鐵33c和第二永久磁鐵35c形成為圓弧形(弓形(bow shape))。另外，在本說明書中，所述“圓弧形狀”包括大概是圓弧形狀的情況。在本實施例中，內側橋接部36a 36d與本發明的“內側橋接部”對應，第一外側橋接部37al 37dl與本發明的“第一外側橋接部”對應，第二外側橋接部37a2 37d2與本發明的“第二外側橋接部”對應，中心點cll與本發明的“第一曲率中心點”對應，中心點 c21與本發明的“第二曲率中心點”對應。這樣，在本實施例中，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一磁鐵插入孔的外側的壁以及內側的壁和第二磁鐵插入孔的外側的壁以及內側的壁形成為以不同中心點為中心的圓弧形狀。由此，對與軸向垂直的截面進行觀察時，與第一磁鐵插入孔的外側的壁以及內側的壁、第二磁鐵插入孔的外側的壁以及內側的壁形成為以d軸上的公共的中心點為中心的圓弧形狀的以往例相比，能夠加長第一磁鐵插入孔的外側的壁以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的長度。即，能夠加長插入第一磁鐵插入孔中的第一永久磁鐵的與第一磁鐵插入孔的外側的壁對應的外側的面的長度、插入第二磁鐵插入孔中的第二永久磁鐵的與第二磁鐵插入孔的外側的壁(外壁)對應的外側的面(外面)的長度。從而，能夠增加磁通量，提高效率。在上述的結構的轉子中，由插入第一磁鐵插入孔32a 32d中的第一永久磁鐵 33a 33d產生的磁通，經由內側橋接部36c 36d和第一外側橋接部37al 37dl而被短路，此外，由插入第二磁鐵插入孔3 34d中的第二永久磁鐵3 35d產生的磁通經由內側橋接部36c 36d和第二外側橋接部37a2 37d2而被短路。在此，在以往的永磁式電動機中，如圖6所示，第一磁鐵插入孔832c以及第二磁鐵插入孔83 的外側的壁、插入第一磁鐵插入孔832c中的永久磁鐵833c以及插入第二磁鐵插入孔83 中的第二永久磁鐵835c的外側的面(與磁鐵插入孔的外側的壁相對的面)， 形成為與轉子830的外周面平行(包括大致平行)。此外，第一永久磁鐵833c以及第二永久磁鐵835c的磁取向方向向d軸上的公共的取向中心點c811會聚(輻射取向)。因此， 如圖6所示，由第一磁鐵插入孔832c的外側的壁832cl的中心一側的部分(第一永久磁鐵 833c的被磁化為N極的外側的面的中心一側(第二磁鐵插入孔83 側)的部分)產生的磁通，經由內側橋接部836c，流通到第一磁鐵插入孔832c的內側的壁832c2的中心一側的部分(第一永久磁鐵833c的被磁化為S極的內側的面的中心一側(第二磁鐵插入孔83 側)的部分)而被短路。或者，由第一磁鐵插入孔832c的外側的壁832cl的外周面一側的部分(第一永久磁鐵833c的被磁化成N極的外側的面的外周面830A側的部分)產生的磁通，經由第一外側橋接部837cl，并流通到第一磁鐵插入孔832c的內側的壁832c2的外周面一側的部分(第一永久磁鐵833c的被磁化為S極的內側的面的外周面830A側的部分)而被短路。第二外側橋接部837c2也是同樣。若磁通(短路磁通(short-circuit flux))從第一磁鐵插入孔832c以及第二磁鐵插入孔83 的外壁經由內側橋接部836c、第一外側橋接部837cl以及第二外側橋接部 837c2向內壁(或者，從內壁向外壁)流通，則在主磁極部c和定子20的齒22之間流通的磁通量(amount of magnetic flux)(有效磁通量(effective amount of magnetic flux)) 減少，效率降低。在本實施例中，為了減少在第一磁鐵插入孔以及第二磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁之間流通的磁通(短路磁通)并增加有效磁通量，第一永久磁鐵以及第二永久磁鐵的磁取向方向在中央部和端部是不同的。參照圖3 圖5，對本實施例的永久磁鐵的磁取向方向進行說明。另外，圖3是表示本實施例的磁通的流通的圖，圖4是說明第一以及第二永久磁鐵的磁取向方向的圖，圖5 是說明經由內側橋接部而流通的磁通(短路磁通)的圖。由于第一永久磁鐵33a 33d以及第二永久磁鐵3 35d的磁取向方向是相同的，下面，使用表示在與軸向垂直的方向觀察到的截面圖的圖4，說明在主磁極部c的第一磁鐵插入孔32c中插入的第一永久磁鐵33c以及在第二磁鐵插入孔3 中插入的第二永久磁鐵35c的磁取向方向。對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一永久磁鐵33c(第二永久磁鐵35c)被磁化(magnetized)，使得與第一磁鐵插入孔32c (第二磁鐵插入孔Mc)的外側的壁32cl (34cl)相對的外側的面和與內側的壁32c2(3k2)相對的內側的面中的一個為N 極，另一個為S極。下面，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的“中央部”以及“端部”是表示沿著第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的外側的面的“中央部”以及“端部”。第一永久磁鐵33c的中央部的磁取向方向33A向中央部取向中心點cll會聚，所述中央部取向中心點cll配置在第一永久磁鐵33c的外側的面的外側的位置(direction 33A of the magnetic orientation at the center portion of the first permanent magnet 33c converges on the center point cll of the orientation of the center portion)。即，在第一永久磁鐵33c的中央部(center portion)，表示中央部的磁取向方向33A的線(圖4中用實線表示)設定為通過第一永久磁鐵33c的中央部取向中心點 cll。此外，第一永久磁鐵33c的端部磁取向方向33C(direction 33C of the magnetic orientation at the end portion of the first permanent magnet)向第一永久磁鐵33c 的端部取向中心點cl3會聚，所述端部取向中心點cl3配置在比第一永久磁鐵33c的中央部取向中心點cll更遠的位置。即，在第一永久磁鐵33c的端部，表示端部磁取向方向33C 的線(圖4中用雙點劃線表示)設定為通過第一永久磁鐵33c的端部取向中心點cl3。而且，第一永久磁鐵33c的中央部和端部之間的中間部的磁取向方向33B(directi0n 33B of the magnetic orientation at the middle portion between the center portion and the end portion of the first permanent magnet) (nlKS^II—
取向中心點c 11和端部取向中心點c 13之間的中間部取向中心點c 12會聚。即，在第一永久磁鐵33c的中間部，表示中間部磁取向方向3 的線(圖4中用虛線表示)設定為通過第一永久磁鐵33c的中間部取向中心點cl2。同樣地，第二永久磁鐵35c的中央部的磁取向方向35A向中央部取向中心點c21 會聚，所述中央部取向中心點c21配置在比第二永久磁鐵35c的外側的面更外側的位置。 即，在第二永久磁鐵35c的中央部，表示中央部的磁取向方向35A的線(圖4中用實線表示)設定為通過第二永久磁鐵35c的中央部取向中心點c21。此外，第二永久磁鐵35c的端部的磁取向方向35C向配置在比中央部取向中心點c21更遠位置的端部取向中心點c23 會聚。即，在第二永久磁鐵35c的端部，表示端部的磁取向方向35C的線(圖4中用雙點劃線表示)設定為通過第二永久磁鐵35c的端部取向中心點c23。而且，在第二永久磁鐵35c 的中央部和端部之間的中間部的磁取向方向35B向配置在中央部取向中心點c21和端部取向中心點c23之間的中間部取向中心點c22會聚。即，在第二永久磁鐵的中間部，表示中間部的磁取向方向35B的線(圖4中用虛線表示)設定為通過第二永久磁鐵的中間部取向中心點c22。另外，第一永久磁鐵33a 33d(第二永久磁鐵3 35d)被磁化，使得磁取向方向33A 33C(35A !35C)的一側為N極，另一側為S極。在本實施方式中，磁取向方向33A與本發明的“第一永久磁鐵的中央部的磁取向方向”對應，中央部取向中心點cll與本發明的“第一永久磁鐵的中央部取向中心點”對應， 磁取向方向33C與本發明的“第一永久磁鐵的端部的磁取向方向”對應，端部取向中心點 cl3與本發明的“第一永久磁鐵的端部取向中心點”對應，磁取向方向35A與本發明的“第二永久磁鐵的中央部的磁取向方向”對應，中央部取向中心點c21與本發明的“第二永久磁鐵的中央部取向中心點”對應，磁取向方向35C與本發明的“第二永久磁鐵的端部的磁取向方向”對應，端部取向中心點c23與本發明的“第二永久磁鐵的端部取向中心點”對應。在此，第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的中間部取向中心點cl2 (c22)、端部取向中心點cl3(c2;3)設定在比第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的中央部取向中心點cll (c21)更遠的位置即可，但如圖5所示，優選設定在連接第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的外側的面的中心點(周向中心點)c32(c34)和中央部取向中心點cll (c21)的線cl (c2)(圖4以及圖5中用點劃線表示)上。設定在線cl (c2)上的情況，包括大概設定在線cl(c2)上的情況。此外，第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的端部的磁取向方向33C(35C)也可以向配置在無限遠的端部取向中心點cl3(c2;3)會聚。即，在本實施例中，“第一永久磁鐵 (第二永久磁鐵)的端部取向中心點”包括配置在無限遠的取向中心點。在該情況下，例如， 第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的端部的磁取向方向33C(35C)與連接第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的外側的面的中心點(周向中心點)c32(c34)和中央部取向中心點cll (c21)的線cl (c2)平行(包括大致平行)。另外，第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的中間部的磁取向方向33B(35B)也可以向中間部取向中心點cl2(c2》會聚，該中間部取向中心點cl2(c2》連續地或分階地配置在從第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的中央部取向中心點cll (c21)到端部取向中心點cl3(c2;3)之間。即，可以在從第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的中央部的取向方向33A(35A)到端部的取向方向33C(35C)之間，連續地或者分階地變化。此外，第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的磁取向方向也可以僅是中央部的磁取向方向33A(35A) 和端部的磁取向方向33C(35C)。此外，在圖4中，將第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的中央部取向中心點配置在了第一磁鐵插入孔32c (第二磁鐵插入孔34c)的外側的壁32cl (34cl)的曲率中心點 cll (c21)上，但也能夠將第一永久磁鐵33c (第二永久磁鐵35c)的中央部取向中心點配置在適當的位置上。如上所述，在本實施例中，在第一磁鐵插入孔32a 32d中插入的第一永久磁鐵 33a 33d(在第二磁鐵插入孔3 34d中插入的第二永久磁鐵35a 35d)的中央部的磁取向方向33A(35A)向中央部取向中心點cll (c21)會聚。由此，能夠使氣隙磁通密度分布 (air-gap magnetic flux density distribution)接近IE弓玄波形# (sinusoidal waveformshape)，能夠抑制由齒槽轉矩(cogging torque)產生的振動(vibration)和噪音(noise)。此外，在第一磁鐵插入孔32a 32d中插入的第一永久磁鐵33a 33d(在第二磁鐵插入孔3 34d中插入的第二永久磁鐵35a 35d)的端部的磁取向方向33C(35C) 向配置在比中央部取向中心點cll(c21)更遠(包含無限遠)的端部取向中心點cl3(c23) 會聚。由此，如圖5所示，磁通經由內側橋接部36c，在第一磁鐵插入孔32c的內側端壁 32c4(第一永久磁鐵33c的被磁化為N極的內側端面)和第一磁鐵插入孔32c的內側端壁 32c2 (第一永久磁鐵33c的被磁化為S極的內側端面)之間流通，但在第一磁鐵插入孔32c 的外側的壁32cl (第一永久磁鐵33c的被磁化為N極的外側的面)和第一磁鐵插入孔32c 的內側的壁32c2(第一永久磁鐵33c的被磁化為S極的內側端面)之間，磁通(短路磁通) 變得很難流通。此外，磁通(短路磁通)經由內側橋接部36c，在第二磁鐵插入孔；Mc的內側端壁34c4 (第二永久磁鐵35c的被磁化為N極的內側端面)和第二磁鐵插入孔3 的內側的壁3如2(第二永久磁鐵35c的被磁化為S極的內側的面)之間流通，但在第二磁鐵插入孔3 的外側的壁34cl (第二永久磁鐵35c的被磁化為N極的外側的面)和第二磁鐵插入孔3 的內側的壁34c2 (第二永久磁鐵35c的被磁化為S極的內側的面)之間，磁通(短路磁通)變得很難流通。同樣地，如圖3所示，磁通(短路磁通)很難經由第一以及第二外側橋接部37al 37dl以及37a2 37d2，在第一以及第二磁鐵插入孔3 32d及3 34d的外側的壁32al 32dl及!Mal !Mdl (第一永久磁鐵33a 33d以及第二永久磁鐵 35a 35d的外側的面)和第一磁鐵插入孔3 32d以及第二永久磁鐵3 34d的內側的壁32a2 32d2及!34a2 ;34d2 (第一永久磁鐵33a 33d以及第二永久磁鐵3 35d的內側的面)之間流通。因此，能夠防止在主磁極部a d和定子20的齒22之間流通的磁通量(有效磁通量)的減少，從而能夠提高效率。在第一實施例中，對在各主磁極部a d僅設置一組第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔的組(第一永久磁鐵和第二永久磁鐵的組)的單層結構(single-layer structure) 的永磁式電動機進行了說明，但本發明也能夠構成為多層結構(multi-layer structure) 的永磁式電動機。下面，對構成為多層結構的永磁式電動機的第二實施例進行說明。第二實施例的永磁式電動機由如圖1所示的第一實施例的定子20和如圖7所示的轉子130構成。本實施例構成為兩層結構的永磁式電動機。在本實施例中，與第一實施例相同，轉子130(轉子鐵芯131)的外周面由第一曲線部分130a 130d和第二曲線部分130ab 130da交替連接而構成。第一曲線部分130a 130d形成為以d軸上的轉子130的中心點0為中心的半徑為[Rd]的圓弧形狀。第二曲線部分130ab 130da形成為以中心點(Hx^Pcd)為中心的半徑為[Rq]的圓弧形狀，所述中心點(Pbc, Pcd)為q軸上的向相反方向偏離了轉子130的中心點0的點。在轉子130 (轉子鐵芯131)中，在各主磁極部a d上設有第一層的磁鐵插入孔， 該第一層的磁鐵插入孔是由第一層的第一磁鐵插入孔14 142d和第一層的第二磁鐵插入孔14 144d的組構成。此外，在比第一層的磁鐵插入孔更靠近中心一側的位置設有第二層的磁鐵插入孔，該第二層的磁鐵插入孔由第二層的第一磁鐵插入孔146a 146d和第二層的第二磁鐵插入孔148a 148d構成。在各磁鐵插入孔中，分別插入第一層的第一永久磁鐵143a 143d、第一層的第二永久磁鐵14 145d、第二層的第一永久磁鐵147a 147d、第二層的第二永久磁鐵149a 149d。在第一層的第一磁鐵插入孔14 142d和第一層的第二磁鐵插入孔14 144d之間設有第一層的內側橋接部136al 136dl，在第一層的第一磁鐵插入孔14 142d和轉子130的外周面之間設有第一層的第一外側橋接部 137al 137dl，在第一層的第二磁鐵插入孔14 144d和轉子130的外周面之間設有第一層的第二外側橋接部137a2 137d2。在第二層的第一磁鐵插入孔146a 146d和第二層的第二磁鐵插入孔148a 148d之間設有第二層的內側橋接部136a2 136d2，在第二層的第一磁鐵插入孔146a 146d和轉子130的外周面之間設有第二層的第一外側橋接部 137a3 137d3，在第二層的第二磁鐵插入孔148a 148d和轉子130的外周面之間設有第二層的第二外側橋接部137a4 137d4。各磁鐵插入孔與第一實施例相同，由外側的壁、內側的壁、外側端壁、內側端壁形成。此外，各永久磁鐵具有外側的面、內側的面、外側端面、內側端面，所述外側的面、內側的面、外側端面、內側端面形成為與磁鐵插入孔的外側的壁、內側的壁、外側端壁、內側端壁對應的形狀。在本實施例中，各層的第一磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁形成為以第一曲率中心點為中心的圓弧形狀，各層的第二磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁形成為以與第一曲率中心點不同的第二曲率中心點為中心的圓弧形狀。即，如圖7所示，第一層的第一磁鐵插入孔142c的外側的壁和內側的壁以及第二層的第一磁鐵插入孔146c的外側的壁和內側的壁分別形成為以第一曲率中心點clll為中心的半徑為[Rill]、[R112]、[R113]、[R114] 的圓弧形狀，所述第一層的第一磁鐵插入孔142c的外側的壁和內側的壁以及第二層的第一磁鐵插入孔146c的外側的壁和內側的壁設置在主磁極部c上。此外，第一層的第二磁鐵插入孔IMc的外側的壁和內側的壁以及第二層的第二磁鐵插入孔148c的外側的壁和內側的壁形成為分別以第二曲率中心點cl21為中心的半徑為[R121]、[R122]、[R123]、[R124] 的圓弧形狀，所述第一層的第二磁鐵插入孔IMc的外側的壁和內側的壁以及第二層的第二磁鐵插入孔148c的外側的壁和內側的壁設置在主磁極部c上。另外，也能夠將各永久磁鐵的磁取向方向像第一實施例那樣進行設定。此外，也能夠構成為三層以上的多層結構。在本實施例中，由于采用了多層結構，能夠利用在層間流通的磁通所產生的磁阻轉矩，從而能夠提高效率。此外，由于采用多層結構，能夠防止在主磁極部a d和輔助磁極部ab da的轉換部分(連接點的部分)通過定子的齒的位置時，流通過齒的磁通量產生急劇變化。此外，與第一實施例相同，由于能夠加長在外周側設置的磁鐵插入孔(圖7中的第一層的第一磁鐵插入孔14 142d以及第二磁鐵插入孔14 144d)的外側的壁的長度，因此能夠增加磁通量。此外，在如第一實施例那樣地設定永久磁鐵的磁取向方向的情況下，能夠減少經由內側橋接部、第一外側橋接部以及第二外側橋接部而流通的短路磁通，能夠增加有效磁通量。此外，由于外周面由曲率半徑不同的第一曲線部分和第二曲線部分構成，因此具有與第一實施例相同的效果。從而，通過使用本實施例，與第一實施例相同，即使是使用比稀土類磁鐵的磁通密度低的鐵氧體磁鐵等的情況，也能夠得到具有與使用稀土類磁鐵的情況相同的效率的永磁式電動機。作為轉子的外周面由曲率半徑不同的第一曲線部分和第二曲線部分構成的方法， 并不僅限定于第一實施例以及第二實施例的方法。下面，對本發明的第三實施例進行說明。第三實施例由圖1所示的第一實施例的定子20和圖8所示的轉子230構成。轉子230僅是其外周面與第一實施例的轉子30不同，其他的結構與第一實施例相同。在本實施例中，與主磁極部a d對應的第一曲線部分230a 230d形成為以轉子230(轉子鐵芯231)的中心點0為中心的半徑為[R1]的圓弧形狀，與輔助磁極部ab da對應的第二曲線部分230ab 230da形成為以轉子230 (轉子鐵芯231)的中心點0為中心的半徑為[R2( < Rl)]的圓弧形狀。若從插入磁鐵插入孔中的永久磁鐵產生的磁通經由定子的齒而被短路，則流通過齒的磁通產生變動，從而產生齒槽轉矩。一旦產生齒槽轉矩，就會產生噪音和振動。下面， 對能夠防止從永久磁鐵產生的磁通經由定子的齒而被短路的第四實施例進行說明。第四實施例由圖1所示的第一實施例的定子20和圖9所示的轉子330構成。轉子330除了在第一以及第二外側橋接部形成了切口部(recess)這一點之外，其他結構與第一實施例的轉子30相同。在本實施例中，轉子330的外周面由與主磁極部a d對應的第一曲線部分 330a 330d和與輔助磁極部ab da對應的第二曲線部分330ab 330da構成。此外，在轉子330上，形成有第一磁鐵插入孔33 332d以及第二磁鐵插入孔 334a 334d。在第一磁鐵插入孔33 332d和第二磁鐵插入孔33 334d之間設有內側橋接部336a 336d，在第一磁鐵插入孔33 332d和轉子330 (轉子鐵芯331)的外周面(圖9中的第二曲線部分330ab 330da)之間設有第一外側橋接部337al 337dl，在第二磁鐵插入孔33 334d和轉子330 (轉子鐵芯331)之間設有第二外側橋接部337a2 337d2。另外，在本實施例中，在第一外側橋接部337al 337dl (第二外側橋接部 337a2 337d2)，在與第一磁鐵插入孔33 332d (第二磁鐵插入孔33 3!Md)的外側端壁相對的位置上形成有切口部331al 331dl (331a2 331d2)。通過從沿著第二曲線部分330ab 330da的線(用虛線表示的假想線)向中心一側切去，切口部331al 331dl 以及331a2 331d2形成為朝向外方向呈凹狀的形狀。切口部331al 331dl以及331a2 331d2的周向的長度設定為定子的齒22的基部22a的寬度以上，優選設定為齒22的齒頂面22d的周向的長度以上。在第四實施例中，在第一以及第二外側橋接部形成了切口部，但也能夠形成孔 (hole)。圖10表示了在第一以及第二外側橋接部形成了孔的第五實施例。第五實施例由圖1所示的第一實施例的定子20和圖10所示的轉子430構成。轉子430除了在第一以及第二外側橋接部形成了孔這一點之外，其他的結構與第一實施例的轉子30相同。在本實施例中，在第一外側橋接部437al 437dl (第二外側橋接部437a2 437d2)，在與第一磁鐵插入孔43 432d(第二磁鐵插入孔43 434d)的外周面一側的壁相對的位置上形成有孔431al 431dl (431a2 431d2)。孔431al 431dl以及431a2 431d2可以是空隙(aperture)，也可以填充非磁性材料(may be filled with non-magnetic material)。孔431al 431dl以及431a2 431d2的周向的長度設定為定子的齒22的基部 22a的寬度以上，優選設定為齒22的齒頂面22d的周向的長度以上。在第四實施例以及第五實施例中，能夠防止從插入第一以及第二磁鐵插入孔中的第一以及第二永久磁鐵產生的磁通經由定子的齒而被短路。由此，能夠增加有效磁通量，從而能夠提高效率。此外，由于磁阻轉矩的變動的減少而轉矩波動(torque variation)減少，或者，由于在永久磁鐵的端部的短路磁通量的減少而在轉子和定子之間的輻射方向的磁氣吸引力 (radial power of absorption)減少，從而能夠降低噪音和振動。在以上的實施例中，利用了通過加長磁鐵插入孔的外側的壁的長度而增加在主磁極部和定子的齒之間流通的磁通量的結構(將第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為以不同的曲率中心點為中心的圓弧形狀)，防止流通過定子的齒的磁通量的急劇變化的結構(連接具有不同曲率半徑的第一以及第二曲線部分來形成轉子的外周面)，減少經由內側橋接部、第一外側橋接部以及第二外側橋接部而流通的短路磁通的量的結構(使第一以及第二永久磁鐵的磁取向方向在中央部和端部不同)，從而提高了效率，但也能夠利用這些結構中的某一個或者適當選擇的多個的結構來提高效率。例如，能夠利用減少經由內側橋接部、第一外側橋接部以及第二外側橋接部而流通的短路磁通的量的結構來提高效率。圖11表示了轉子的外周面形成為圓形形狀的第六實施例。第六實施例由圖1所示的第一實施例的定子20和圖11所示的轉子530構成。轉子530除了外周面的形狀與第一實施例的轉子30不同之外，其他的結構與第一實施例相同。在本實施例中，對與軸向垂直的截面進行觀察時，轉子530(轉子鐵芯531)的外周面530A形成為以轉子530(轉子鐵芯531)的中心點0為中心的圓形形狀。在主磁極部a d上，形成有第一磁鐵插入孔53 532d以及第二磁鐵插入孔534a 534d。而且，與第一實施例相同，例如，第一磁鐵插入孔532c的外側的壁532c 1以及內側的壁532c2形成為以第一曲率中心點c511為中心的圓弧形狀，第二磁鐵插入孔53 的外側的壁53如1以及內側的壁534c2形成為以與第一曲率中心點c511不同的第二曲率中心點c521為中心的圓弧形狀。此外，第一永久磁鐵533a 533d (第二永久磁鐵53 535d)的中央部的磁取向方向向第一永久磁鐵的中央部取向中心點c511(第二永久磁鐵的中央部磁取向中心點 c521)會聚，端部的磁取向方向向第一永久磁鐵的端部取向中心點(第二永久磁鐵的端部取向中心點)會聚，所述第一永久磁鐵的端部取向中心點(第二永久磁鐵的端部取向中心點)配置在比第一永久磁鐵的中央部取向中心點c511 (第二永久磁鐵的中央部磁取向中心點c521)更遠的位置(圖4參照)。 在第六實施例中，由于能夠減少經由內側橋接部536a 536d、第一外側橋接部 537al 537dl以及第二外側橋接部537a2 537d2而流通的磁通(短路磁通)，從而能夠提高效率。此外，由于能夠加長第一磁鐵插入孔53 532d的外側的壁532al 532dl (第一永久磁鐵533a 533d的外側的面)以及第二磁鐵插入孔53 534d的外側的壁 534al 5345dl (第二永久磁鐵53 535d的外側的面)的長度，因此能夠增加磁通量。 由此，能夠提高效率。
圖12表示了將轉子的外周面形成為圓形形狀，并且將第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁以及內側的壁形成為以公共的中心點為中心的圓弧形狀的第七實施例。第七實施例由圖1所示的第一實施例的定子20和圖12所示的轉子630構成。在轉子630中，第一磁鐵插入孔以及第二磁鐵插入孔的外側的壁以及內側的壁的圓弧形狀的中心點的位置、 第一永久磁鐵以及第二永久磁鐵的外側的面以及內側的面的圓弧形狀的中心點的位置與第六的實施例不同。在本實施例中，對與軸向垂直的截面進行觀察時，轉子630(轉子鐵芯631)的外周面630A形成為以轉子630(轉子鐵芯631)的中心點0為中心的圓形形狀。在主磁極部a d上，形成有插入第一永久磁鐵633a 633d的第一磁鐵插入孔632a 632d以及插入第二永久磁鐵635a 635d的第二磁鐵插入孔634a 634d。而且，第一磁鐵插入孔632a 632d以及第二磁鐵插入孔634a 634d的外側的壁 632al 632dl以及內側的壁632a2 632d2、第一永久磁鐵633a 633d以及第二永久磁鐵635a 635d的外側的面以及內側的面形成為以公共的中心點為中心的圓弧形狀。例如， 在主磁極部c設置的第一磁鐵插入孔632c的外側的壁632cl以及內側的壁632c2 (圖示省略)形成為以主磁極部c的d軸上的中心點c611為中心的半徑為[R611]及[R612]的圓弧形狀。此外，在第一永久磁鐵633c插入第一磁鐵插入孔632c的狀態下，對與軸向垂直的截面進行觀察時，第一永久磁鐵633c的外側的面以及內側的面形成為以配置在外側的面的外側的第一中心點c611為中心的圓弧形狀。同樣地，在主磁極部c設置的第二磁鐵插入孔634c的外側的壁63如1以及內側的壁63如2(圖示省略)形成為以主磁極部c的d軸上的中心點c621(與c611共用)為中心的半徑為[R611]及[R612]的圓弧形狀。此外，在第二永久磁鐵635c插入第二磁鐵插入孔634c中的狀態下，對與軸向垂直的截面進行觀察時， 第二永久磁鐵635c的外側的面以及內側的面形成為以配置在外側的面的外側的第一中心點c621 (與c611共用)為中心的圓弧形狀。第一永久磁鐵633a 633d(第二永久磁鐵635a 635d)的磁取向方向在中央部和端部不同。例如，在主磁極部c設置的第一磁鐵插入孔632c中插入的第一永久磁鐵633c 的中央部的磁取向方向向第一永久磁鐵的中央部取向中心點c611會聚(圖12中用實線表示)，所述中央部取向中心點c611配置在第一永久磁鐵633c的外側的面的外側。此外，第一永久磁鐵633c的端部的磁取向方向向第一永久磁鐵的端部取向中心點c613會聚(圖12 中用雙點劃線表示)，所述端部取向中心點c613配置在比中央部取向中心點c611更遠的位置。而且，第一永久磁鐵633c的中央部和端部之間的中間部的磁取向方向向第一永久磁鐵的中間部取向中心點c612會聚(圖12中用虛線表示)，所述中間部取向中心點c612配置在中央部取向中心點c611和端部取向中心點c613之間。第二永久磁鐵635c的中央部的磁取向方向向第二永久磁鐵的中央部取向中心點c621(與c611共用)會聚(圖12中用實線表示)，所述中央部取向中心點c621 (與c611共用)配置在第二永久磁鐵635c的外側的面的外側。此外，第二永久磁鐵635c的端部的磁取向方向向第二永久磁鐵的端部取向中心點c623會聚(圖12中用雙點劃線表示)，所述端部取向中心點c623配置在比中央部取向中心點c621更遠的位置。而且，第二永久磁鐵635c的中央部和端部之間的中間部的磁取向方向向第二永久磁鐵的中間部取向中心點c622會聚(圖12中用虛線表示)，所述中間部取向中心點c622配置在中央部取向中心點c621和端部取向中心點c623之間。
第一永久磁鐵633a 633d以及第二永久磁鐵63 635d的磁取向方向如第一實施例所說明的那樣能夠進行多種變更。例如，能夠將第一永久磁鐵633c (第二永久磁鐵 635c)的端部磁取向中心點設定為無限遠的取向中心點。例如，第一永久磁鐵633c (第二永久磁鐵635c)的端部的磁取向方向設定為與連接第一永久磁鐵633c (第二永久磁鐵635c) 的外側的面的中心點(周向中心點)和中央部取向中心點c611(c621)的線cl(c2)(圖12 中用點劃線表示)平行。在第七實施例中，能夠減少經由中間橋接部636a 636d、第一外側橋接部 637al 637dl以及第二外側橋接部637a2 637d2而流通的磁通(短路磁通)。由此，能
夠提高效率。本發明不僅限定于實施例的結構，可以進行多種的變更、追加、刪除。作為第一以及第二永久磁鐵，使用了具有外側的面以及內側的面的永久磁鐵，并且所述外側的面以及內側的面形成為與第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁以及內側的壁的形狀對應的形狀，但是，只要具有外側的面，并且外側的面形成為與第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁的形狀對應的形狀的永久磁鐵即可。另外，第一以及第二磁鐵插入孔的外側的壁和內側的壁、第一以及第二永久磁鐵的外側的面和內側的面的形狀不僅限定為圓弧形狀。例如，也可以是直線形狀。用實施例說明的各結構可以單獨使用，也可以組合適當選擇的多個來使用。在該情況下，能夠適當地選擇下述結構來使用由第一曲線部分和第二曲線部分來形成轉子的外周面的結構；將第一磁鐵插入孔以及第二磁鐵插入孔(第一永久磁鐵以及第二永久磁鐵)形成為以公共的中心點或者不同中心點為中心的圓弧形狀(弓形狀)的結構等。此外， 能夠省略將永久磁鐵的端部的磁取向方設定為沿著通過取向中心點的線的結構，所述取向中心點是比中央部的取向中心點更遠的端部的取向中心點。此外，也能夠省略在外側橋接部，在與磁鐵插入孔的外側的壁相對的位置形成切口部或孔的結構。本發明并不僅限定于永磁式電動機，也可以構成各種結構的永磁式旋轉機械。
權利要求
1.一種永磁式旋轉機械，具有定子和轉子，在所述轉子上，在對與軸向垂直的截面觀察時，在周向上交替配置有主磁極部和輔助磁極部，在所述主磁極部設有磁鐵插入孔，在所述磁鐵插入孔中插入有永久磁鐵，并且將連接轉子的中心點和主磁極部的周向的中心點的線作為d軸，將連接轉子的中心點和輔助磁極部的周向的中心點的線作為q軸，其特征在于，在所述主磁極部形成有第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔，在該第一磁鐵插入孔和該第二磁鐵插入孔之間設有內側橋接部，在該第一磁鐵插入孔和所述轉子的外周面之間設有第一外側橋接部，在該第二磁鐵插入孔和所述轉子的外周面之間設有第二外側橋接部，關于用于插入所述第一磁鐵插入孔的第一永久磁鐵的磁取向方向，在該第一永久磁鐵插入所述第一磁鐵插入孔中的狀態下，在對與軸向垂直的截面觀察時，在該第一永久磁鐵的中央部，向第一永久磁鐵的中央部取向中心點會聚，在該第一永久磁鐵的端部，向第一永久磁鐵的端部取向中心點會聚；所述第一永久磁鐵的中央部取向中心點配置在與所述第一磁鐵插入孔的外側的壁相對的比所述第一永久磁鐵的外側的面更外側的位置，所述第一永久磁鐵的端部取向中心點配置在比所述第一永久磁鐵的中央部取向中心點更遠的位置，關于用于插入所述第二磁鐵插入孔的第二永久磁鐵的磁取向方向，在該第二永久磁鐵插入所述第二磁鐵插入孔中的狀態下，在對與軸向垂直的截面觀察時，在該第二永久磁鐵的中央部，向第二永久磁鐵的中央部取向中心點會聚，在該第二永久磁鐵的端部，向第二永久磁鐵的端部取向中心點會聚；所述第二永久磁鐵的中央部取向中心點配置在與所述第二磁鐵插入孔的外側的壁相對的比所述第二永久磁鐵的外側的面更外側的位置，所述第二永久磁鐵的端部取向中心點配置在比所述第二永久磁鐵的中央部取向中心點更遠的位置。
2.如權利要求1所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，所述第一磁鐵插入孔具有形成為朝向外方向呈凹狀的曲線形狀的外側的壁， 所述第一永久磁鐵具有形成為與所述第一磁鐵插入孔的外側的壁的曲線形狀對應的曲線形狀的外側的面，所述第二磁鐵插入孔具有形成為朝向外方向呈凹狀的曲線形狀的外側的壁， 所述第二永久磁鐵具有形成為與所述第二磁鐵插入孔的外側的壁的曲線形狀對應的曲線形狀的外側的面。
3.如權利要求2所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，所述第一磁鐵插入孔的外側的壁形成為圓弧形狀，所述第一永久磁鐵的外側的面形成為與所述第一磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀，所述第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為圓弧形狀，所述第二永久磁鐵的外側的面形成為與所述第二磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀。
4.如權利要求1所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，所述第一磁鐵插入孔具有形成為朝向外方向呈凹狀的圓弧形狀的外側的壁和形成為向內方向突出的圓弧形狀的內側的壁，所述第一永久磁鐵具有形成為與所述第一磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀的外側的面和形成為與所述第一磁鐵插入孔的內側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀的內側的面，所述第二磁鐵插入孔具有形成為朝向外方向呈凹狀的圓弧形狀的外側的壁和形成為向內方向突出的圓弧形狀的內側的壁，所述第二永久磁鐵具有形成為與所述第二磁鐵插入孔的外側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀的外側的面和形成為與所述第二磁鐵插入孔的內側的壁的圓弧形狀對應的圓弧形狀的內側的面。
5.如權利要求3或4所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，所述第一磁鐵插入孔的外側的壁形成為以第一曲率中心點為中心的圓弧形狀，第二磁鐵插入孔的外側的壁形成為以與第一曲率中心點不同的第二曲率中心點為中心的圓弧形狀。
6.如權利要求1 4中任一項所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，在對與軸向垂直的截面觀察時，所述第一永久磁鐵的端部的磁取向方向與連接該第一永久磁鐵的外側的面的周向的中心點和該第一永久磁鐵的中央部的取向中心點的線平行，在對與軸向垂直的截面觀察時，所述第二永久磁鐵的端部的磁取向方向與連接該第二永久磁鐵的外側的面的周向的中心點和該第二永久磁鐵的中央部的取向中心點的線平行。
7.如權利要求5所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，在對與軸向垂直的截面觀察時，所述第一永久磁鐵的端部的磁取向方向與連接該第一永久磁鐵的外側的面的周向的中心點和該第一永久磁鐵的中央部的取向中心點的線平行，在對與軸向垂直的截面觀察時，所述第二永久磁鐵的端部的磁取向方向與連接該第二永久磁鐵的外側的面的周向的中心點和該第二永久磁鐵的中央部的取向中心點的線平行。
8.如權利要求1 4中任一項所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，在所述主磁極部多層設置第一磁鐵插入孔和第二磁鐵插入孔的組。
9.如權利要求1 4中任一項所述的永磁式旋轉機械，其特征在于，在所述第一外側橋接部以及所述第二外側橋接部形成有孔或者朝向外方向呈凹狀的切口部。
全文摘要
本發明提供一種永磁式旋轉機械。轉子的外周面包括曲率半徑不同的第一曲線部分和第二曲線部分。在主磁極部設有容置第一永久磁鐵的第一磁鐵容置孔和容置第二永久磁鐵的的第二磁鐵容置孔。第一磁鐵容置孔的外側的壁以及內側的壁形成為以中心點為中心的圓弧形狀。第二磁鐵容置孔的外側的壁以及內側的壁形成為以與中心點不同的中心點為中心的圓弧形狀。第一永久磁鐵(第二永久磁鐵)的磁取向方向在中央部向中央部取向中心點會聚，在端部向比中央部取向中心點更遠的端部取向中心點會聚。
文檔編號H02K1/27GK102157999SQ20111009244
公開日2011年8月17日 申請日期2008年12月22日 優先權日2007年12月21日
發明者佐藤光彥, 大熊繁, 富田睦雄, 道木慎二, 金子清一 申請人:愛知Elec株式會社