永磁体同步电机
阅读：68发布：2020-05-13
专利汇可以提供永磁体同步电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 永磁体 同步 电机 。本公开的永磁体同步电机(1)的 转子 (11)具备芯主体(3)和比 定子 (11)的芯沿着旋 转轴 的方向突出的伸出部(10)。芯主体(3)的端面(235a)具备位于磁极中的N极上的N区域和位于S极上的S区域。伸出部(10)包含沿着端面的外缘隔开间隔排列的多个第1永磁体(5)和与各个第1永磁体(5)相邻配置的第2永磁体(6)，第1永磁体(5)包含N极朝向端面的N区域的第1永磁体(5)以及S极朝向端面的S区域的第1永磁体(5)的至少一方。另外，第2永磁体(6)配置成磁通从端面(235a)的S区域朝向N区域延伸。，下面是永磁体同步电机专利的具体信息内容。
1.一种永磁体同步电机，具备定子和转子，该转子具备隔着气隙与所述定子相对、并沿径向产生磁通的多个磁极，
所述定子具备：具备多个齿的芯、和由卷绕在所述多个齿中的各个齿的导线形成的线圈，
所述转子具备：
芯主体，具备相对于旋转轴垂直的一对端面、以及构成所述多个磁极的N极及S极在周向上交替排列的表面；和
伸出部，设置在所述芯主体的所述端面，比所述定子的芯在所述旋转轴的方向上突出，所述芯主体的所述端面具备位于所述磁极中的N极上的N区域、和位于所述磁极中的S极上的S区域，
所述伸出部包含：
多个第1永磁体，在所述芯主体的所述端面沿着所述端面的外缘隔开间隔排列；和第2永磁体，在所述芯主体的所述端面与所述第1永磁体相邻配置，
所述多个第1永磁体包含N极朝向所述端面的N区域的永磁体以及S极朝向所述端面的S区域的永磁体的至少一方，
所述第2永磁体配置成磁通从所述端面的所述S区域朝向所述N区域延伸。
2.根据权利要求1所述的永磁体同步电机，
所述转子还具备转子磁轭，该转子磁轭覆盖所述多个第1永磁体的、与朝向所述端面的一侧相反的一侧，将所述多个第1永磁体磁耦合。
3.根据权利要求2所述的永磁体同步电机，
所述转子具备杯形状的、由非磁性材料形成的转子端板，该转子端板具备对所述第1永磁体、所述第2永磁体、以及所述转子磁轭进行保持的槽。
4.根据权利要求2所述的永磁体同步电机，
所述转子具备圆板形状的、由非磁性材料形成的转子端板，该转子端板具备对所述多个第1永磁体及所述第2永磁体进行保持的孔。
5.根据权利要求2所述的永磁体同步电机，
所述转子磁轭具备覆盖所述多个第1永磁体的第1部分、和从所述第1部分向径向扩大的第2部分。
6.根据权利要求2所述的永磁体同步电机，
所述多个第1永磁体在所述一对端面的各自中，仅包含N极朝向所述端面的N区域的永磁体以及S极朝向所述端面的S区域的永磁体的一方，所述第2永磁体与所述多个第1永磁体的至少1个在周向上相邻，并配置在横穿所述端面的所述N区域与所述S区域的边界的位置，
所述转子磁轭，将所述端面中不配置所述第1永磁体的区域与所述多个第1永磁体磁连接。
7.根据权利要求6所述的永磁体同步电机，
所述多个第1永磁体中的、在所述一对端面的一方排列的第1永磁体的N极朝向所述一方的端面，
所述多个第1永磁体中的、在所述一对端面的另一方排列的第1永磁体的S极朝向所述另一方的端面。
8.根据权利要求1所述的永磁体同步电机，
所述转子的所述伸出部还具备第3永磁体，该第3永磁体配置在所述端面中从所述多个第1永磁体沿着径向离开的区域，
所述第3永磁体配置成沿径向形成磁通。
9.根据权利要求1所述的永磁体同步电机，
所述第2永磁体配置在所述端面的位于所述N区域与所述S区域之间的部分，所述第2永磁体的N极朝向所述端面的所述N区域这一侧，所述第2永磁体的S极朝向所述端面的所述S区域这一侧。
10.根据权利要求1所述的永磁体同步电机，
在所述芯主体的所述端面的所述N区域或所述S区域配置所述多个第1永磁体。
11.根据权利要求3所述的永磁体同步电机，
所述转子端板构成为作为配重发挥作用。
12.根据权利要求4所述的永磁体同步电机，
所述转子端板构成为作为配重发挥作用。
13.根据权利要求1所述的永磁体同步电机，
所述转子的芯主体具备形成所述多个磁极的多个铁氧体磁体，
所述多个第1永磁体及第2永磁体为钐钴磁体。
永磁体同步电机
技术领域
背景技术
[0002] 永磁体同步电机是具备具有永磁体的转子和具有线圈的定子的同步电机。“同步电机”这一用语作为包含电动机、发电机、以及将电动机与发电机组合而得到的电设备所有在内的用语使用。因此，本说明书中的“永磁体同步电机”这一用语不限于“电动机”和“发电机”中的一方。
[0003] 在要求永磁体同步电机小型化的领域中，已经普及了如下结构，该结构中采用了能够缩短定子的线圈端(线圈中从定子芯沿轴向突出的端部)的轴向尺寸的集中卷绕的绕组。以往，转子的芯(铁芯)主体的轴向尺寸比包含线圈端的定子的轴向尺寸短。该情况下，被定子的线圈端包围的空间、即线圈端的内周侧空间为死空间。
[0004] 在要求小型且高输出的永磁体型同步电机中，提出了在该死空间中设置转子的伸出(overhang)部(专利文献1)。通过伸出部，转子的轴向尺寸扩大，因此，流入转子的芯主体的有效磁通的量(以下，称为“有效磁通量”。)增加。
[0005] 专利文献2公开了减少伸出部的转子中的芯外周部的磁饱和影响的永磁体埋入型电动机。
[0006] 【现有技术文献】
[0007] 【专利文献】
[0008] 【专利文献1】日本特开2012-186901号公报
[0009] 【专利文献2】日本特开2006-211801号公报发明内容
[0010] 【发明要解决的问题】
[0011] 在以往技术中，存在若转子的伸出部的轴向尺寸短，则有效磁通减少这一问题。
[0012] 鉴于上述情况，非限定性的、例示性的某实施方式提供一种即使转子的伸出部的轴向长度短，与以往相比也能够使有效磁通增加的永磁体同步电机。
[0013] 【用于解决问题的手段】
[0014] 本公开的非限定性的永磁体同步电机，具备定子和转子，该转子具备隔着气隙与所述定子相对、并沿径向产生磁通的多个磁极，所述定子具备：具备多个齿的芯、和由卷绕在所述多个齿中的各个齿的导线形成的线圈，所述转子具备：芯主体，具备相对于旋转轴垂直的一对端面、以及构成所述多个磁极的N极及S极在周向上交替排列的表面；和伸出部，设置在所述芯主体的所述端面，比所述定子的芯在所述旋转轴的方向上突出，所述芯主体的所述端面具备位于所述磁极中的N极上的N区域、和位于所述磁极中的S极上的S区域，所述伸出部包含：多个第1永磁体，在所述芯主体的所述端面沿着所述端面的外缘隔开间隔排列；和第2永磁体，在所述芯主体的所述端面与所述第1永磁体相邻配置，所述多个第1永磁体包含N极朝向所述端面的N区域的永磁体以及S极朝向所述端面的S区域的永磁体的至少一方，所述第2永磁体配置成磁通从所述端面的所述S区域朝向所述N区域延伸。
[0015] 【发明的效果】
[0017] 图1A是表示本公开的永磁体同步电机的基本结构例的剖视图。
[0018] 图1B是表示本公开的永磁体同步电机的另外的基本结构例的剖视图。
[0019] 图2是表示转子200的结构例的立体图。
[0020] 图3是示意性地表示转子200的芯主体230的磁极的排列的一例的剖视图。
[0021] 图4是表示转子200的芯主体230的端面的立体图。
[0022] 图5是本公开的实施方式1的永磁体同步电机的俯视图及轴向剖视图。
[0023] 图6是本公开的实施方式1的永磁体同步电机的转子的轴向剖视图。
[0024] 图7是本公开的实施方式1的永磁体同步电机的转子的剖视图。
[0025] 图8A是表示本公开的实施方式1的副永磁体带来的气隙磁通密度的增加率的图。
[0026] 图8B是表示本公开的实施方式1的副永磁体的配置布局的局部俯视图。
[0027] 图9是本公开的实施方式2的永磁体同步电机的转子的俯视图和轴向剖视图。
[0028] 图10是本公开的实施方式2的永磁体同步电机的转子的剖视图。
[0029] 图11是本公开的实施方式3的永磁体同步电机的转子的俯视图和轴向剖视图。
[0030] 图12是本公开的实施方式3的永磁体同步电机的转子的剖视图。
[0031] 图13是本公开的实施方式4的永磁体同步电机的转子的俯视图和轴向剖视图。
[0032] 图14是本公开的实施方式4的永磁体同步电机的转子的剖视图。
[0033] 图15是本公开的实施方式4的永磁体同步电机的转子的轴向剖视图及剖视图。
[0034] 图16是本公开的实施方式5的永磁体同步电机的转子的俯视图。
[0035] 图17是表示本公开的实施方式5的副永磁体结构带来的气隙磁通密度的增加率的图。
[0036] 图18是本公开的实施方式6的永磁体同步电机的俯视图及轴向剖视图。
[0037] 图19是本公开的实施方式6的永磁体同步电机的转子的轴向剖视图。
[0038] 图20是本公开的实施方式6的永磁体同步电机的转子的剖视图。
[0039] 图21是以往的永磁体同步电机的转子的轴向剖视图。
[0040] 图22是表示以往的伸出部的轴向尺寸与有效磁通量的关系的曲线图。
[0041] 【附图标记说明】
[0042] 1 永磁体同步电机
[0043] 2 定子芯
[0044] 3 转子芯主体
[0045] 3a 3b 外周部
[0046] 4 主永磁体
[0047] 5 第1永磁体
[0048] 6 第2永磁体
[0049] 7 定子绕组
[0050] 8 转子磁轭
[0051] 9 转子端板
[0052] 1020304070 转子伸出部
[0053] 112131415171 转子
[0054] 100 定子
[0055] 101 以往的永磁体同步电机
[0056] 111 定子
[0057] 112 转子
[0058] 120 齿
[0059] 130 定子芯
[0060] 200 转子
[0061] 220 旋转轴
[0062] 230 转子芯主体
[0063] 235a，235b 端面
[0064] 236 表面
具体实施方式
[0065] 图21是表示专利文献1中公开的结构的一例的剖视图。在图21所示的永磁体同步电机中，定子1100包围转子1200，转子1200绕着旋转轴1220旋转。在从定子1100的芯1105沿轴向突出的线圈端1107的内周侧空间，存在转子1200的伸出部1210。包含线圈端1107的定子1100的全长A比定子1100的芯长度B长线圈端1107的轴向尺寸的量。包含伸出部1210的转子1200的全长与定子1100的全长A大致相等。由于伸出部1210的存在，流入转子1200的芯的有效磁通的量增加。
[0066] 图22是表示伸出部1210的长度(轴向尺寸)与有效磁通的关系的曲线图。从图22可知，若转子1200的伸出部1210短，则有效磁通急剧变小。
[0067] 因此，本发明人得出了以下见解：通过在转子的伸出部设置形成不同方向的磁通的永磁体，可使流入转子芯的有效磁通增加。
[0068] 即，本公开的第1技术方案提供一种永磁体同步电机，具备定子和转子，该转子具备隔着气隙与所述定子相对、并沿径向产生磁通的多个磁极，所述定子具备：具备多个齿的芯、和由卷绕在所述多个齿中的各个齿的导线形成的线圈，所述转子具备：芯主体，具备相对于旋转轴垂直的一对端面、以及构成所述多个磁极的N极及S极在周向上交替排列的表面；和伸出部，设置在所述芯主体的所述端面，比所述定子的芯在所述旋转轴的方向上突出，所述芯主体的所述端面具备位于所述磁极中的N极上的N区域、和位于所述磁极中的S极上的S区域，所述伸出部包含：多个第1永磁体，在所述芯主体的所述端面沿着所述端面的外缘隔开间隔排列；和第2永磁体，在所述芯主体的所述端面与所述第1永磁体相邻配置，所述多个第1永磁体包含N极朝向所述端面的N区域的永磁体以及S极朝向所述端面的S区域的永磁体的至少一方，所述第2永磁体配置成磁通从所述端面的所述S区域朝向所述N区域延伸。
[0069] 本公开的第2技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第1技术方案的基础上，所述转子还具备转子磁轭，该转子磁轭覆盖所述多个第1永磁体的、与朝向所述端面的一侧相反的一侧，将所述多个第1永磁体磁耦合。
[0070] 本公开的第3技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第2技术方案的基础上，所述转子具备杯形状的、由非磁性材料形成的转子端板，该转子端板具备对所述第1永磁体、所述第2永磁体、及所述转子磁轭进行保持的槽。
[0071] 本公开的第4技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第2技术方案的基础上，所述转子具备圆板形状的、由非磁性材料形成的转子端板，该转子端板具备对所述多个第1永磁体及所述第2永磁体进行保持的孔。
[0072] 本公开的第5技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第2技术方案～第4技术方案中任一技术方案的基础上，所述转子磁轭具备覆盖所述多个第1永磁体的第1部分、和从所述第1部分沿着径向扩大的第2部分。
[0073] 本公开的第6技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第2技术方案～第5技术方案中任一技术方案的基础上，所述多个第1永磁体在所述一对端面的各自中，仅包含N极朝向所述端面的N区域的永磁体以及S极朝向所述端面的S区域的永磁体的一方，所述第2永磁体与所述多个第1永磁体的至少1个在周向上相邻，并配置在横穿所述端面的所述N区域与所述S区域的边界的位置，所述转子磁轭，将所述端面中不配置所述第1永磁体的区域与所述多个第1永磁体磁连接。
[0074] 本公开的第7技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第6技术方案的基础上，所述多个第1永磁体中的、在所述一对端面的一方排列的第1永磁体的N极朝向所述一方的端面，所述多个第1永磁体中的、在所述一对端面的另一方排列的第1永磁体的S极朝向所述另一方的端面。
[0075] 本公开的第8技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第1技术方案～第7技术方案中任一技术方案的基础上，所述转子的所述伸出部还具备第3永磁体，该第3永磁体配置在所述端面中从所述多个第1永磁体在径向上离开的区域，所述第3永磁体配置成沿径向形成磁通。
[0076] 本公开的第9技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第1技术方案～第8技术方案中任一技术方案的基础上，所述第2永磁体配置在所述端面的位于所述N区域与所述S区域之间的部分，所述第2永磁体的N极朝向所述端面的所述N区域这一侧，所述第2永磁体的S极朝向所述端面的所述S区域这一侧。
[0077] 本公开的第10技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第1技术方案～第9技术方案中任一技术方案的基础上，在所述芯主体的所述端面的所述N区域或所述S区域配置所述多个第1永磁体。
[0078] 本公开的第11技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第3技术方案或第4技术方案的基础上，所述转子端板构成为作为配重发挥作用。
[0079] 本公开的第12技术方案提供一种永磁体同步电机，其在第1技术方案～第11技术方案中任一技术方案的基础上，所述转子的芯主体具备形成所述多个磁极的多个铁氧体磁铁，所述多个第1永磁体及第2永磁体为钐钴磁铁。
[0080] 接下来，对本公开的永磁体同步电机的基本结构的概略进行说明。图1A是表示本公开的永磁体同步电机的基本结构的一例的剖视图。图1A所示的永磁体同步电机的例子具备定子100和转子200。转子200具备隔着气隙而与定子100相对的多个磁极。多个磁极构成为在以转子200的旋转轴220为基准的径向(远离旋转轴220的方向或接近旋转轴220的方向)产生磁通。此外，转子200既可以如图1A所示那样配置在定子100的内侧，也可以如图1B所示那样配置在定子100的外侧。以下，关于图1A所示的结构例，说明本公开的永磁体同步电机及其实施方式，但是具备图1B所示的结构的实施方式也在最后进行说明。
[0081] 如图1A所示，定子100具备：定子芯130和线圈(未图示)，该定子芯130具备多个齿120，该线圈由分别卷绕于多个齿120的导线形成。定子100的结构可以与公知的永磁体同步电机的定子的结构同样。
[0082] 如图2所示，转子200具备芯主体(转子芯主体)230，该芯主体230具备相对于旋转轴220垂直的一对端面235a、235b、和构成多个磁极的N极及S极在周向(箭头C的方向)上交替排列的表面236。在定子100配置在转子200的外侧的情况下，磁极(N极及S极)在转子200的芯主体230的外周面侧排列。另一方面，在转子200配置在定子100的外侧的情况下，磁极(N极及S极)在转子200的芯主体230的内周面侧排列。此外，在图2中，示出了在与旋转轴平行的方向上具有Z轴的XYZ坐标。在本说明书中，有时将与旋转轴平行的方向简称为“轴向”。另外，在本说明书中，“轴向剖视图”是指包含旋转轴(Z轴)的剖面的图，“俯视图”是指与从Z轴方向观察到的XY面平行的面的图。
[0083] 图3是示意性地表示转子200的芯主体230中的磁极的排列的一例(4极)的剖视图。该剖视图是垂直于轴向的剖面(与XY面平行)的图。在图3的例子中，沿着箭头C所示的周向而存在N极、S极、N极以及S极这4个磁极。在芯主体230的外周面上的N极形成向半径方向的外侧延伸的磁通，在S极形成向半径方向的内侧延伸的磁通。1个转子200所具备的磁极的个数不限于4个，可以是2个、或者6个以上。磁极典型地是由设置在芯主体230的内部或表面的永磁体形成。但是，磁极也可以是设置在后述的伸出部的永磁体所形成的磁通在芯主体230的表面所形成的。
[0084] 如图4所示，转子200的芯主体230的端面235a、235b包含接近多个磁极中的N极的N区域237和接近磁极中的S极的S区域238。在图4的例子中，与图3所例示的4极结构对应，N区域237及S区域238的个数分别为2个。N区域237及S区域238的个数依赖于在转子200的芯主体230设置的磁极的个数而变化。此外，在图4的例子中，记载为相邻的N区域237与S区域238无间隙地接触，但N区域237与S区域238之间也可以存在中间区域。
[0085] 再次参照图2。如图2所示，本公开的转子200具备在芯主体230的端面235a、235b设置的伸出部240，伸出部240如稍后详细说明的那样，比定子100的芯130向与旋转轴220平行的方向突出。
[0086] 伸出部240包含在芯主体230的端面235a、235b沿着端面235a、235b的外缘隔开间隔排列的多个第1永磁体(在图4中未图示)和与第1永磁体相邻配置的第2永磁体(在图4中未图示)。在端面235a上设置的多个第1永磁体包含其N极朝向端面235a的N区域237的永磁体、以及其S极朝向端面235a的S区域的永磁体的至少一方。在端面235a上设置的第2永磁体配置成，磁通从端面235a的S区域238朝向N区域237延伸。同样，在端面235b上设置的多个第1永磁体包含其N极朝向端面235b的N区域237的永磁体、以及其S极朝向端面235b的S区域的永磁体的至少一方。在端面235b上设置的第2永磁体配置成，磁通从端面235b的S区域238朝向N区域237延伸。第1及第2永磁体的结构及作用，在后述的实施方式详细说明。
[0087] 以下，进一步详细地对本公开的实施方式进行说明。
[0088] (实施方式1)
[0089] 图5(a)是本公开的实施方式1的永磁体同步电机的俯视图。图5(b)是图5(a)的P-P’处的轴向剖视图。为了简便，在图5(a)中，未对图5(b)所示的定子绕组(线圈)、转子磁轭、转子端板进行图示。
[0090] 永磁体同步电机1的定子芯(定子铁芯)2具备圆环状的定子磁轭部和从定子磁轭部沿半径方向延伸的多个定子齿部。在由定子磁轭部和定子齿部包围的定子缝隙部，隔着未图示的电绝缘材料而配置有定子绕组7(参照图5(b))。定子芯2例如可以通过沿轴向层叠多个电磁钢板而构成。在定子缝隙部，存在对于各定子齿部同心状地进行集中式绕组卷绕而成的定子绕组7。如图5(b)所示，定子绕组7具备比定子芯2向外侧轴向突出的部分(线圈端)。定子芯2及定子绕组7的结构及制造方法在后述的其他实施方式中也同样。
[0091] 在图5(b)中，定子的轴向的全长记载为A，定子芯2的长度记载为B。定子的全长A与定子芯2的长度B的差相当于线圈端的轴向尺寸。转子11的伸出部10位于线圈端的内周侧的空间。转子11具备沿轴向层叠多个电磁钢板而形成的转子芯主体3和插入于转子芯主体3的永磁体插入孔的6个主永磁体4。由此，在转子11的外周面形成6极磁极。本实施方式的主永磁体4不限于此，可以是逆圆弧形状的铁氧体磁体。在图示的例子中，转子芯主体3的长度(轴向尺寸)设定为与定子芯2的长度(轴向尺寸)相等。此外，转子芯主体3的长度(轴向尺寸)既可以比定子芯2的长度(轴向尺寸)长，也可以比定子芯
2的长度(轴向尺寸)短。
2的长度(轴向尺寸)短。
[0092] 转子11的伸出部10设置在转子芯主体3的端面。伸出部10具备沿轴向形成磁通的第1永磁体5和沿垂直于旋转轴的剖面方向形成磁通的第2永磁体6。本实施方式的第1及第2永磁体5、6不限于此，可以是作为稀土类磁体的钐钴磁体(SmCo磁体)。
[0093] 在图5(a)及其他相关联的附图中，各永磁体的磁通的方向，在表示垂直于旋转轴的方向时用“箭头”表示。另外，垂直于图的纸面且向跟前方向延伸的磁通用“点”表示，垂直于图的纸面且向里侧延伸的方向用“×”表示。在与主永磁体4a在转子11的外周形成N极的区域接近的端面的区域(N区域)，配置第1永磁体5a以使得第1永磁体5a的磁通从转子芯主体3的端面朝向内部。与第1永磁体5a相邻配置的第2永磁体6a、6b的N极及S极在周向(切线方向)相向以使得磁通朝向第1永磁体5a。此外，在本说明书中，有时将第1永磁体5及第2永磁体6统称为“副永磁体”。
[0094] 在转子芯主体3的伸出部10，配置有环状的转子磁轭8以使得覆盖副永磁体5、6。转子磁轭8可以由磁性材料(例如纯铁SUY-1或碳素钢S45C)形成。因此，转子磁轭8与副永磁体5(第1永磁体5)磁连接。在本实施方式中，用由非磁性材料(例如奥氏体系不锈钢SUS304)形成的杯形状的转子端板9，覆盖转子磁轭8及副永磁体5、6。转子端板9例如可以通过铆钉或螺栓而在轴向上紧固连结于转子芯主体3。
[0095] 图6是本公开的实施方式1的永磁体同步电机的转子11的轴向剖视图，图7是本公开的实施方式1的永磁体同步电机的转子11的剖视图。将图6的R-R’剖面示于图7(a)，将图6的S-S’剖面示于图7(b)，将图6的T-T’剖面示于图7(c)。
[0096] 如图7(c)所示，在本实施方式中，在转子芯主体3的内部配置有6个逆圆弧形状的主永磁体4。如图7(c)所示，作为转子芯主体3的磁极发挥功能的外周部3a位于主永磁体4的外侧。
[0097] 图7(b)表示在转子11的伸出部10中横穿副永磁体5、6的剖面。第1永磁体5配置在图7(c)的转子芯主体3的外周部3a上的端面(N区域或S区域)。第2永磁体6配置在相邻的第1永磁体5之间(极间)。第1永磁体5及第2永磁体6由杯形状的转子端板9覆盖。
[0098] 图7(a)表示在转子11的伸出部10中包含转子磁轭8的剖视图。环状的转子磁轭8覆盖图7(b)所示的第1永磁体5及第2永磁体6。杯形状的转子端板9覆盖转子磁轭8的外周。此外，从图6、图7(a)及图7(b)可知，转子磁轭8具备覆盖第1永磁体5及第2永磁体6的第1部分和从第1部分进一步向内径侧延伸的第2部分。
[0099] 图8A是表示本公开的实施方式1的副永磁体5、6所带来的气隙磁通密度的增加率的图。横轴表示从磁极中心位置到第1永磁体5的一端(边缘)为止的圆弧具有的角度θ1。参照图8B，对这一点进一步详细地进行说明。图8B是表示对于1个磁极而配置1个第1永磁体5、在其两端配置有2个第2永磁体6的结构的俯视图。θ2是与将各个第2永磁体6的两端连结的圆弧对应的角度的一半。在本实施方式中，转子磁极数为6极，因此，1极的角度范围为60deg(度)。因此，在该例中，θ1+θ2的合计等于60deg的一半即30deg。
[0100] 根据图8A的曲线图，例如第1永磁体5的角度θ1为25deg的情况下，与从构成1极的第1永磁体的一端到另一端的圆弧相当的角度(θ1×2)为50deg。另外，此时，在第1永磁体5的两侧配置有相当于10deg的圆弧的角度范围的第2永磁体6，但与第1永磁体5相邻的、分别相当于5deg的圆弧的角度范围的第2永磁体6为1极的构成要素。另外，第1永磁体5的角度θ1为30deg时，第1永磁体5覆盖与1个磁极的圆弧对应的部分。
[0101] 气隙磁通密度的增加率是，将在不存在副永磁体5、6的情况下的定子与转子的气隙中央的磁通密度设为100％，追加副永磁体5、6所带来的气隙中央的磁通密度的增加的比例。
[0102] 在本实施方式的结构中，横轴为25deg时(构成1极的第1永磁体为50deg、第2永磁体各为5deg)，副永磁体5、6所带来的气隙中央的磁通密度的增加率为186％。此外，气隙中央意味着定子100与转子200之间的气隙的中央的圆筒面。在横轴为30deg时(不配置第2永磁体6的例子)，气隙中央的磁通密度的增加率为177％。由此可知，若作为在转子芯主体3的端面设置的副永磁体，不仅有形成轴向磁通的第1永磁体5，还有形成垂直于旋转轴的剖面方向的磁通的第2永磁体6，则即使在永磁体的使用量相同的情况下，也能够使气隙中央的磁通密度变大，结果，使有效磁通增加。从图8A的例子可知，可以将第2永磁体6占副永磁体5、6整体的比例设定为比0％大、且大约20％以下。
[0103] 在本实施方式中，如图5(b)所示的轴向剖视图所示，转子11的伸出量(伸出部的轴向尺寸)可以设定为线圈端的轴向尺寸(A-B)的50％以下的值(例如4～6mm左右)。在这种情况下，也能够获得图8A所示的效果。
[0104] 因此，在无法充分确保转子11的伸出部10的轴向尺寸的情况下，本实施方式的结构是有效的。例如，在采用将轴向尺寸小型化的集中式绕组定子的情况下，或者转子与未图示的轴承之间的尺寸不充分的情况下，根据本实施方式，也能够提供轻量且低惯性的小型高输出的永磁体同步电机。
[0105] 此外，在本实施方式中，若主永磁体4为铁氧体磁体、副永磁体5、6为钐钴磁体，则能够提供与采用钕磁体相比成本低且耐热性优异的永磁体同步电机。钕磁体的矫顽力为2000kA/m，矫顽力的温度系数为-0.55％/℃。钐钴磁体的矫顽力为2300kA/m，矫顽力的温度系数为-0.15％/℃。铁氧体磁体的矫顽力为380kA/m，矫顽力的温度系数为+0.2％/℃。例如，当温度上升+150℃时，钕磁体的矫顽力降低为350kA/m。而钐钴磁体的矫顽力为1780kA/m，铁氧体磁体的矫顽力为490kA/m。由钐钴磁体和铁氧体磁体构成时，与钕磁体相比能够维持高矫顽力，耐热性高。
[0106] 在本实施方式中，示出了将定子绕组设为集中式绕组的例子，但也可以是分布式绕组。永磁体4、5、6不限定于铁氧体磁体与SmCo磁体的组合。若使转子11的伸出部10的转子端板具有配重的功能，则能够实现更加稳定的动作。这些情况在其他实施方式中也同样。
[0107] (实施方式2)
[0108] 接下来，参照图9，对本公开的实施方式2的转子的结构进行说明。与实施方式1的差异在于，在本实施方式的转子的伸出部配置的第1永磁体分割为两部分这一点，以及将副永磁体固定于转子芯主体的端面这一构造。图9(a)是本实施方式的转子21的俯视图，图9(b)表示轴向剖视图。在图9(a)中，为了对永磁体的配置进行说明，未对转子磁轭、转子端板进行图示。
[0109] 在本实施方式中，也与实施方式1同样，作为主永磁体4，使用逆圆弧形状的铁氧体磁体。在本实施方式的转子21的伸出部20，配置有沿轴向形成磁通的第1永磁体5a1、5b1，和沿垂直于旋转轴的方向形成磁通的第2永磁体6。本实施方式的第1及第2永磁体为SmCo磁体。
[0110] 各永磁体的磁通的方向用前述的记号在图9(a)中示出。在与主永磁体4a在转子21的芯主体的外周面形成N极的区域接近的芯端面的区域，第1永磁体5a1、5b1配置成N极朝向图的纸面里侧以使得磁通从转子21的芯主体3的端面朝向内部。与第1永磁体5a1相邻配置的第2永磁体6a、以及与第1永磁体5b1相邻配置的第2永磁体6b分别将N极配置成磁通朝向第1永磁体5a1、5b1。
[0111] 在本实施方式中，也在转子21的伸出部20，在副永磁体5、6上配置有环状的转子磁轭8a。转子磁轭8a由磁性材料(例如纯铁SUY-1或碳素钢S45C)形成。用由非磁性材料(例如奥氏体系不锈钢SUS304)形成的圆板形状的转子端板9a，保持副永磁体5、6。转子磁轭8a覆盖副永磁体5、6，通过铆钉或螺栓而在轴向上与转子芯主体3紧固连结。
[0112] 图10是本实施方式的转子21的剖视图。图9(b)的R-R’剖面示于图10(a)，图9(b)的S-S’剖面示于图10(b)，图9(b)的T-T’剖面示于图10(c)。
[0113] 如图10(c)所示，在本实施方式中，也在转子芯主体3配置有6极逆圆弧形状的主永磁体4。图10(b)表示在转子21的伸出部20中、包含副永磁体5a1、5b1、6a、6b的剖视图。在图10(c)所示的转子芯主体3的端面中位于各外周部3a上的区域(N区域或S区域)，分别如图10(b)所示那样配置有2个第1永磁体5a1、5b1。另外，在转子芯主体3的端面中外周部3a的边界(极间)，分别如图10(b)所示那样配置有第2永磁体6a或第2永磁体6b。例如，在与某个磁极对应的端面配置的第1永磁体5a1和在与相邻于该磁极的磁极对应的端面配置的第1永磁体5a1之间(极间)，配置有第2永磁体6b。
[0114] 在实施方式1的伸出部10中，由1个第1永磁体和2个第2永磁体构成1极。而在本实施方式的伸出部20中，将在极中央将第1永磁体分割为两部分而成的2个第1永磁体配置在同一极内。
[0115] 转子端板9a除了在副永磁体5a1、5b1、6a、6b的外周部之外，还在配置于分割为两部分的第1永磁体5a1、5b1的极中央的肋部保持副永磁体5a1、5b1、6a、6b。换言之，副永磁体5a1、5b1、6a、6b保持在由转子端板9a的肋部形成的孔。转子端板9a由非磁性材料(例如奥氏体系不锈钢SUS304)形成。
[0116] 图10(a)表示在转子21的伸出部20中包含转子磁轭8a的剖视图。从图9(b)所示的轴向剖视图可知，转子21的伸出部20的轴向尺寸D由副永磁体和转子磁轭的轴向尺寸决定。因此，在本实施方式中，不存在覆盖转子磁轭8a的转子端板，因此，与实施方式1相比，能够使轴向尺寸缩短覆盖转子磁轭8a的转子端板的厚度的量。
[0117] 即使在转子芯主体3的端部无法确保足够尺寸的伸出部的情况下，根据本实施方式，也能够提供一种缩小了转子21的伸出部20的轴向尺寸、且小型、高输出的永磁体同步电机。
[0118] (实施方式3)
[0119] 参照图11及图12，对本公开的实施方式3的转子的结构进行说明。与实施方式1的差异在于，转子芯主体3的各端面中的第1永磁体的数量并不是与极数相同的6个，而是其一半即3个。
[0120] 首先，参照图11。图11(a)表示转子31的俯视图，图11(b)表示轴向剖视图。在图11(a)中，为了对永磁体的配置进行说明，未对转子磁轭、转子端板进行图示。转子31的转子芯主体3具备与前述的实施方式中的转子芯主体3的结构同样的结构。此外，图11(a)相当于转子31的上部的俯视图。
[0121] 在本实施方式中，主永磁体4也是逆圆弧形状的铁氧体磁体。转子31的伸出部30具备沿轴向形成磁通的第1永磁体5、和沿垂直于旋转轴的方向形成磁通的第2永磁体6。第1及第2永磁体5、6为SmCo磁体。
[0122] 各永磁体的磁通的方向在图11(a)中用箭头表示，垂直于纸面且向里侧的方向用×表示。在主永磁体4a在转子芯主体3的外周构成N极的位置，第1永磁体5a配置成N极向纸面里侧方向以使得磁通从转子芯主体3的端面朝向内部。与第1永磁体5a相邻配置的第2永磁体6a、6b中，N极配置成磁通朝向第1永磁体5a。
[0123] 在本实施方式中，在伸出部30，第1永磁体5a每隔1极地配置在转子芯主体3的N极上的端面区域(N区域)，共配置有3极。在与转子芯主体3的S极对应的端面区域不配置第1永磁体5。
[0124] 另一方面，在转子31的下部的伸出部30，第1永磁体5a配置成朝向作为转子芯主体3的S极上的端面(S区域)的S区域，第2永磁体6a、6b配置成第2永磁体6a，6b的S极朝向第1永磁体5a侧。在转子31的下部的端面，在N极上的N区域不配置第1永磁体5a。
[0125] 图12是本公开的实施方式3的永磁体同步电机的转子的剖视图。图11(b)的R-R’剖面示于图12(a)，图11(b)的S-S’剖面示于图12(b)，图11(b)的T-T’剖面示于图12(c)。从图12(c)可知，在转子芯主体3配置有6极逆圆弧形状的主永磁体4。
[0126] 图12(b)表示在转子31的伸出部30中包含副永磁体5、6的剖视图。每隔1极地在图12(c)所示的主永磁体4的N极的外周部3a上的端面(N区域)配置有第1永磁体5的N极。与第1永磁体5相邻地，第2永磁体6的N极配置成朝向第1永磁体5。
[0127] 在圆板状的转子磁轭8b有3处突极部8c，在不配置第1永磁体的外周部3b上的端面3b，配置有转子磁轭的突极部8c。第1永磁体的S极与圆板状的转子磁轭8b磁连接。并且，转子磁轭8b的突极部8c与对应于转子芯主体3的S极的外周部3b上的端面(S区域)磁连接。S极由想象极(image pole)构成。
[0128] 图12(a)表示在转子31的伸出部30中包含转子磁轭8b的剖视图。转子磁轭8b的剖面为圆板状。转子磁轭8b由磁性材料(例如纯铁SUY-1或碳素钢S45C)形成。用由非磁性材料(例如奥氏体系不锈钢SUS304)形成的杯形状的转子端板9，保持副永磁体5、6。端面由转子磁轭8b覆盖，用铆钉或螺栓在轴向上紧固连结。此外，转子端板9具备对副永磁体5、6及转子磁轭进行保持的槽。
[0129] 根据本实施方式，能够将第1永磁体5的个数减半，因此，有利于降低成本。此外，在本实施方式中，使用6极的转子31，在伸出部30配置了6极的一半即3极的第1永磁体5，但本公开不限定于该例。第1永磁体5的个数可以取比转子芯主体3的极数少的任意的数量。若将第1永磁体5的N极的磁通配置成N极的磁通配置在转子芯主体3的磁极，则也可以从第1永磁体5的S极经由转子磁轭而将磁通配置在转子芯主体3的S极。只要能够经由转子磁轭8而将副永磁体的N极及S极连接于转子芯主体3的磁极，则转子磁轭8也可以不是一体而是被分割开的。
[0130] (实施方式4)
[0131] 参照图13～图15，对本公开的实施方式4的转子的结构进行说明。与实施方式2的差异在于，在本实施方式中，将转子芯主体3的各端面中的第1永磁体的数量从12个变为一半即6个。
[0132] 首先参照图13。图13(a)表示转子41的俯视图，图13(b)表示轴向剖视图。在图13(a)中，为了对永磁体的配置进行说明，未对转子磁轭、转子端板进行图示。转子41的转子芯主体3具备与前述的实施方式中的转子芯主体3的结构同样的结构。
[0133] 在本实施方式中，主永磁体4也使用逆圆弧形状的铁氧体磁体。在转子41的伸出部40配置有沿轴向形成磁通的第1永磁体5和沿垂直于旋转轴的剖面方向形成磁通的第2永磁体6。第1及第2磁体由作为稀土类磁体的SmCo磁体形成。
[0134] 各永磁体的磁通的方向在图13(a)中用箭头表示，垂直于纸面且向里侧的方向用×表示。在主永磁体4a在转子外周构成N极的情况下，第1永磁体5a1、5a2中，N极向纸面里侧方向配置以使得磁通从转子芯端面朝向内部。
[0135] 与第1永磁体5a1相邻配置的第2永磁体6a、与第1永磁体5b1相邻配置的第2永磁体6b中，N极配置成磁通朝向第1永磁体5a1、5a2。
[0136] 在本实施方式中，在伸出部40，第1永磁体5a1、5b1，与转子的N极对应地，每隔1极地配置在转子芯的外周部3a上的端面(N区域)，共配置3极。另外，在与转子的S极对应的转子芯主体3中的主永磁体4的外周部3b不配置第1永磁体。
[0137] 第1永磁体5a1、5b1的S极与圆板状的转子磁轭8d磁连接。在转子磁轭8d具有6处突极部8e，在与S极对应的转子芯主体3中的主永磁体4的外周部3b，磁连接有与第
1永磁体5a的S极连接的转子磁轭8d的突极部8e。转子磁轭8d由磁性材料(例如纯铁SUY-1或碳素钢S45C)形成。用由非磁性材料(例如奥氏体系不锈钢SUS304)形成的圆板形状的转子端板9a，保持副永磁体5、6，用转子磁轭8d覆盖端面，用铆钉或螺栓在轴向上紧固连结。
1永磁体5a的S极连接的转子磁轭8d的突极部8e。转子磁轭8d由磁性材料(例如纯铁SUY-1或碳素钢S45C)形成。用由非磁性材料(例如奥氏体系不锈钢SUS304)形成的圆板形状的转子端板9a，保持副永磁体5、6，用转子磁轭8d覆盖端面，用铆钉或螺栓在轴向上紧固连结。
[0138] 图14是本实施方式的永磁体同步电机的转子的剖视图。图13(b)的R-R’剖面示于图14(a)，图13(b)的S-S’剖面示于图14(b)，图13(b)的T-T’剖面示于图14(c)。
[0139] 如图14(c)所示，在本实施方式中，也在转子芯主体3配置有6极逆圆弧形状的主永磁体4。图14(b)表示在转子41的伸出部40中包含副永磁体5、6的剖视图。在本实施方式中，在图14(c)所示的主永磁体4的N极的外周部3a上的端面，每隔1极地配置第1永磁体5a、5b的N极。与第1永磁体5a、5b相邻地，第2永磁体6a、6b的N极配置成朝向第1永磁体5a、5b。
[0140] 在圆板状的转子磁轭8d具有在中央开有槽的3处突极部8e，在不配置第1永磁体的外周部3b上的端面，配置有转子磁轭的突极部8e。
[0141] 第1永磁体5的S极与圆板状的转子磁轭8d磁连接。转子磁轭8d的突极部8e磁连接于与转子芯主体3的S极对应的外周部3b上的端面(S区域)。S极由想象极构成。
[0142] 图14(a)表示在转子41的伸出部40中包含转子磁轭8d的剖视图。转子磁轭8d的剖面为圆板状。转子磁轭8d由磁性材料(纯铁SUY-1或碳素钢S45C)形成。
[0143] 转子端板9a除了在副永磁体的外周部之外，还在配置于分割为两部分的第1永磁体的极中央的肋部对副永磁体进行保持。转子端板9a由非磁性材料(奥氏体系不锈钢SUS304)构成，用转子磁轭8d覆盖转子端面，用铆钉或螺栓在轴向上连结固定。
[0144] 从图13(b)的轴向剖视图可知，转子41的伸出部40的轴向尺寸D由副永磁体5、6及转子磁轭8的轴向尺寸决定。在本实施方式中，不存在覆盖转子磁轭8a的转子端板，因此，与实施方式1相比，能够使轴向尺寸缩短覆盖转子磁轭8a的转子端板的厚度的量。
[0145] 接下来，一边参照图15，一边对在转子41的两端的2个伸出部的关系进行说明。图15(a)的转子41的R-R’处的剖视图示于图15(b)，转子41的S-S’处的剖视图示于图
15(c)。图15(b)表示在转子41的上侧的副永磁体的配置，图15(c)表示在转子41的下侧的副永磁体的配置。如图15(b)所示，将位于转子41的键槽的一侧的磁极(3点方向)设为N极。该情况下，在图15(b)所示的一侧，在各N极，配置第1永磁体5a1、5b1以使得第1永磁体5a1、5b1的N极朝向各N极。第1永磁体5a1、5b1每隔1极仅与N极对应地配置。
在该端面侧，在与S极相当的区域，不配置第1永磁体，配置转子磁轭的突极部8e。
15(c)。图15(b)表示在转子41的上侧的副永磁体的配置，图15(c)表示在转子41的下侧的副永磁体的配置。如图15(b)所示，将位于转子41的键槽的一侧的磁极(3点方向)设为N极。该情况下，在图15(b)所示的一侧，在各N极，配置第1永磁体5a1、5b1以使得第1永磁体5a1、5b1的N极朝向各N极。第1永磁体5a1、5b1每隔1极仅与N极对应地配置。
在该端面侧，在与S极相当的区域，不配置第1永磁体，配置转子磁轭的突极部8e。
[0146] 在图15(c)的一侧，与转子41的键槽相反侧的磁极(9点方向)为S极。第1永磁体5a2、5b2的S极配置成朝向与端面的S极对应的区域。第1永磁体5a2、5b2每隔1极仅与S极对应地配置。在该端面，在与N极对应的区域，不配置第1永磁体，配置转子磁轭的突极部8e。如此，在本实施方式中，在伸出部40配置的沿轴向形成磁通的第1永磁体在图15(a)中，方向统一为从上向下的同一方向。
[0147] 根据本实施方式，除了前述的各实施方式的效果之外，还能够获得将第1永磁体的数量减半、有利于降低成本的效果。此外，在本实施方式中，示出了将定子绕组集中卷绕的例子，但也可以是分布卷绕。
[0148] 在本实施方式中，在6极的转子中，在伸出部配置了6极的一半即3极的副永磁体，但也可以以小于转子的极数的方式改变数量。此时，例如，若将副永磁体的N极磁通配置成N极的磁通配置在转子磁极，则从副永磁体的S极经由转子磁轭、将磁通配置在转子S极即可。只要能够将副永磁体的N极和S极经由转子磁轭连接于转子磁极即可，转子磁轭未必是一体，也可以被分割开。
[0149] 此外，在实施方式3中也可以同样地，如图15所示那样使转子两端的伸出部的关系为：一方的端面的第1永磁体为N极，S极为想象极，另一方的端面的第1永磁体为S极，N极为想象极，使第1永磁体的轴向磁通的方向为同一方向。
[0150] (实施方式5)
[0151] 参照图16，对本公开的实施方式5的转子的结构进行说明。图16是本实施方式的转子51的俯视图。在图16中，为了对永磁体的配置进行说明，未对转子磁轭、转子端板进行图示。
[0152] 本实施方式与实施方式1的差异在于，不仅在第1永磁体5的磁极间配置有沿垂直于旋转轴的方向形成磁通的第2永磁体6a、6b以形成周向的磁通，还在第1永磁体5的内径侧配置有形成半径方向的磁通的第2永磁体6c。转子51的转子芯主体3具备与前述的实施方式的转子芯主体3的结构同样的结构。
[0153] 主永磁体4使用逆圆弧形状的铁氧体磁体。在转子51的伸出部，配置有沿轴向形成磁通的第1永磁体5和沿垂直于旋转轴的方向形成磁通的第2永磁体6。第1及第2永磁体5、6由作为稀土类磁体的SmCo磁体构成。
[0154] 各永磁体4～6的磁通的方向在图16中用箭头表示，垂直于纸面且向跟前侧的方向用点表示，垂直于纸面且向里侧的方向用×表示。在主永磁体4a在转子外周构成N极的情况下，对于第1永磁体5a，N极配置成向纸面里侧方向以使得磁通从转子芯端面朝向内部。对于在第1永磁体5a的极间相邻配置的第2永磁体6a、6b、6c，N极配置成磁通朝向第1永磁体5a。
[0155] 在转子芯主体3的端面配置副永磁体5、6，进而在副永磁体5、6的端面配置有转子磁轭8。转子磁轭8由磁性材料(例如纯铁SUY-1或碳素钢S45C)形成。用由非磁性材料(例如奥氏体系不锈钢SUS304)形成的杯形状的转子端板9，将转子磁轭8与副永磁体5、6覆盖，用铆钉或螺栓在轴向上连结固定。
[0156] 图17是表示本实施方式的气隙磁通密度的增加率的图。横轴表示自磁极中央起的第1永磁体5的角度。图17的曲线图也与图8A同样，基于参照图8B进行说明的结构。在本实施方式中，1极也与30deg的角度对应。
[0157] 根据本实施方式的结构例，横轴为26.5deg时(构成1极的第1永磁体为53deg、第2永磁体各为3.5deg)，副永磁体5、6所带来的气隙中央的磁通密度的增加率达到200％。
横轴为30deg时(副永磁体全部为形成轴向磁通的第1永磁体)，气隙中央的磁通密度的增加率为180％。若作为副永磁体，除了形成轴向磁通的第1永磁体5之外还具有形成垂直于旋转轴的方向的磁通的第2永磁体6，则能够增大气隙中央的磁通密度，有效磁通增加。
横轴为30deg时(副永磁体全部为形成轴向磁通的第1永磁体)，气隙中央的磁通密度的增加率为180％。若作为副永磁体，除了形成轴向磁通的第1永磁体5之外还具有形成垂直于旋转轴的方向的磁通的第2永磁体6，则能够增大气隙中央的磁通密度，有效磁通增加。
[0158] 进而，在本实施方式中，不仅设置有形成周向的磁通的第2永磁体6a、6b，还在第1永磁体5的内径侧设置有形成半径方向的磁通的第2永磁体6c，因此，与实施方式1相比有效磁通进一步增加。
[0159] (实施方式6)
[0160] 图18(a)是本公开的实施方式6的永磁体同步电机的俯视图。图18(b)是图18(a)的Q-Q’处的轴向剖视图。为了简便，在图18(a)中，未对图18(b)所示的定子绕组、转子磁轭、转子端板进行图示。这些图表示在定子的外侧旋转自如地配置有转子的外转子的例子。
[0161] 在本实施方式的永磁体同步电机61中，定子芯62具备从圆环状的定子磁轭部向半径方向内侧延伸的定子齿部。定子芯62在轴向上层叠电磁钢板而构成。在位于定子齿部之间的定子缝隙部，隔着未图示的电绝缘材料而配置有定子绕组67(参照图18(b))。在图18(a)，未对定子绕组67进行图示，但定子绕组67呈同心状地集中卷绕在各定子齿部。
[0162] 在图18(b)中，将定子的轴向的全长记载为A，将定子芯的长度记载为B。转子伸出到具有由定子全长A与定子芯长度B的差表示的长度的空间(线圈端的外径侧的空间)。在转子71中，将主永磁体64埋入在轴向上层叠电磁钢板而做成的转子芯63的6个永磁体插入孔，由此，在转子71的内周面形成6极磁极。主永磁体64是逆圆弧形状的铁氧体磁体，但是不限定于此。在转子71的伸出部70，配置有沿轴向形成磁通的第1永磁体65和沿垂直于旋转轴的方向形成磁通的第2永磁体66。第1及第2永磁体65、66由作为稀土类磁体的钐钴磁体(SmCo磁体)形成，但是不限定于此。
[0163] 第1永磁体65a配置成磁通从转子芯主体63的端面朝向内部。即，第1永磁体65a的N极朝向端面(与端面相对)。与第1永磁体65a相邻配置的第2永磁体66a、66b配置成磁通朝向第1永磁体65a。
[0164] 这样在转子芯主体63的端面配置有副永磁体65、66，进而在副永磁体65、66的端面配置有环形状的转子磁轭68。转子磁轭68由磁性材料(例如纯铁SUY-1或碳素钢S45C)形成。用由非磁性材(例如奥氏体系不锈钢SUS304)形成的杯形状的转子端板69，覆盖转子磁轭68和副永磁体65、66，用铆钉或螺栓在轴向上连结固定。
[0165] 图19是本实施方式的永磁体同步电机的转子的轴向剖视图，图20是本公开的实施方式6的永磁体同步电机的转子的剖视图。图19的K-K’剖面示于图20(a)，图19的L-L’剖面示于图20(b)，图19的T-T’剖面示于图20(c)。在图20(c)中可知，在转子芯63配置有6极逆圆弧形状的主永磁体64。
[0166] 将转子芯磁极的内周部表示为63a。图20(b)表示在转子的伸出部包含副永磁体的剖视图。在图20(c)所示的主永磁体64的外周部和转子芯磁极的外周部63a上的端面，配置第1永磁体65，在第1永磁体65的极间配置有第2永磁体66。杯形状的转子端板69覆盖第1永磁体65及第2永磁体66的外周部。
[0167] 图20(a)表示在转子61的伸出部60中包含转子磁轭68的剖视图。将环形状的转子磁轭68配置在图20(b)所示的第1永磁体65、第2永磁体66的端面。杯形状的转子端板69覆盖转子磁轭68的外周部。
[0168] 从图18(b)的轴向剖视图可知，转子的伸出量微小，即使在无法充分确保转子芯端部的伸出部尺寸的情况下，例如，在使轴向尺寸小型化的集中卷绕定子的旋转电机中转子芯与轴承之间的尺寸不充分的情况下，也能够实现本实施方式的结构，能够提供轻量且惯性小的高输出的永磁体同步电机。另外，主永磁体由铁氧体磁体形成，副永磁体由钐钴磁体形成，因此，能够提供与钕磁体相比成本低且高耐热性的永磁体同步电机。
[0169] 此外，在本实施方式中示出了将定子绕组集中卷绕的例子，但也可以是分布卷绕。永磁体不限定于铁氧体磁体与SmCo磁体的组合。通过使转子伸出部的转子端板具有配重的功能，能够提供稳定动作的永磁体同步电机。
[0170] 本实施方式示出了在定子的外周配置有转子的外转子的实施的一例。实施方式2～5中也可以将在定子的内周配置有转子的内转子的例子与本实施方式同样地设为外转子。
[0171] 在上述各实施方式中，也可以由压粉芯形成定子芯、转子芯主体、转子磁轭。这是因为能够降低涡电流损耗。主永磁体的形状不限于逆圆弧，也可以是矩形。另外，构成1极的主永磁体不限于1个，也可以实施多个永磁体的V字配置、配置、多层配置。进而，在上述实施方式中，也可以采用在转子芯主体的内部不配置主永磁体、由在转子芯主体的端面配置的永磁体形成磁极的结构。
[0172] 上述各实施方式在将轴向尺寸小型化了的集中卷绕定子的旋转电机、或者转子芯与轴承之间的尺寸不充分的情况下特别有效。若转子的伸出部在轴向上过长，则转子的质量或惯性增加，因此会导致特性恶化、或转子的永磁体量增加所带来的成本上升。根据本实施方式，能够解决这样的问题。另外，在要求耐热性的环境下使用的高输出的旋转电机中，多数情况下使用稀土类永磁体作为主永磁体，但使用于这样的稀土类永磁体的镝(Dy)存在供给不稳定、且价格也高这样的问题。根据本公开的各实施方式，稀土类磁体仅使用于副永磁体，因此也获得削减Dy的使用量的效果。
[0173] 【产业上的可利用性】
[0174] 本公开的永磁体同步电机，即使转子的伸出短，与以往相比也能够使流入转子芯主体的有效磁通增加，作为小型高输出的永磁体同步电机是有用的。
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