特許 5985370 機器駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5985370

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】機器駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/022 20160101AFI20160823BHJP

   H02K 1/27 20060101ALI20160823BHJP

   H02K 21/16 20060101ALI20160823BHJP

   H02P 21/02 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   H02P25/022

   H02K1/27 501A

   H02K1/27 501M

   H02K21/16 M

   H02P21/02

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-257885(P2012-257885)

(22)【出願日】2012年11月26日

(65)【公開番号】特開2014-107908(P2014-107908A)

(43)【公開日】2014年6月9日

【審査請求日】2015年10月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000100872

【氏名又は名称】アイチエレック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106725

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 敏行

(74)【代理人】

【識別番号】100105120

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 哲幸

(72)【発明者】

【氏名】道木 慎二

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 光彦

(72)【発明者】

【氏名】冨田 睦雄

(72)【発明者】

【氏名】金子 清一

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３１０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−３８４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３９０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３９７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２５／０２２

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ ２１／１６

Ｈ０２Ｐ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

永久磁石電動機と、インバータ装置と、制御装置を備え、
前記永久磁石電動機は、固定子と、回転子を有し、
前記固定子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延びているヨークと、前記ヨークから径方向に沿って延びており、ティース基部およびティース先端部を有する複数のティースと、周方向に隣接するティースによって形成されるスロットに挿入されている固定子巻線を有し、
前記回転子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の主磁極部を有し、前記主磁極部には磁石挿入孔が形成され、前記磁石挿入孔に永久磁石が挿入されており、
前記インバータ装置は、前記固定子巻線への通電を制御可能であり、
前記制御装置は、前記回転子が定められた回転方向に回転するように前記インバータ装置を制御する機器駆動装置であって、
前記磁石挿入孔は、第１の磁石挿入部分、第２の磁石挿入部分および第３の磁石挿入部分を有しており、
前記永久磁石は、前記第１の磁石挿入部分に挿入される第１の永久磁石部分、前記第２の磁石挿入部分に挿入される第２の永久磁石部分および前記第３の磁石挿入部分に挿入される第３の永久磁石部分を有しており、
軸方向に直角な断面で見て、
前記第２の磁石挿入部分は、前記主磁極部のｄ軸と交差する位置に配置されているとともに、前記第１の磁石挿入部分および前記第３の磁石挿入部分は、周方向に沿って、前記第２の磁石挿入部分を挟んで両側に配置されており、
前記第２の磁石挿入部分の径方向に沿った長さが、前記第１の磁石挿入部分の径方向に沿った長さおよび前記第３の磁石挿入部分の径方向に沿った長さより短くなるように構成されており、
前記制御装置は、前記回転子の回転中に、前記永久磁石に前記永久磁石の磁化方向と同じ方向に磁界が作用して前記永久磁石が増磁されるように、あるいは、前記永久磁石に前記永久磁石の磁化方向と逆の方向に磁界が作用して前記永久磁石が減磁されるように前記インバータ装置を制御可能であり、
前記永久磁石を増磁する際には、前記第２の磁石挿入部分の周方向中心が、前記磁界を発生する磁極のうち前記第２の磁石挿入部分に挿入されている第２の永久磁石部分と異なる極性の磁極の周方向中心である第１位置と、前記第１位置から前記定められた回転方向と反対の方向に沿って４５度（電気角）離れた第２位置の間に存在する状態で、前記磁界が発生するように前記インバータ装置を制御し、
前記永久磁石を減磁する際には、前記第２の磁石挿入部分の周方向中心が、前記第１位置から前記定められた回転方向と反対の方向に沿って１３５度（電気角）離れた第３位置と、前記第１位置から前記定められた回転方向と反対方向に沿って１８０度（電気角）離れた第４位置の間に存在する状態で、前記磁界が発生するように前記インバータ装置を制御することを特徴とする機器駆動装置。

【請求項2】

請求項１に記載の機器駆動装置であって、
軸方向に直角な断面で見て、前記第２の磁石挿入部分は、前記主磁極部のｄ軸を中心線とする線対称な形状を有していることを特徴とする機器駆動装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の機器駆動装置であって、
軸方向に直角な断面で見て、前記回転子の中心点を中心とする、前記第１の磁石挿入部分と前記第３の磁石挿入部分の間の開角をθ度（電気角）、前記回転子の中心点を中心とする前記ティース基部の先端面の開角をα度（電気角）としたとき、［２５度（電気角）＜θ度（電気角）＜２５度（電気角）＋α（電気角）／２］を満足するように構成されていることを特徴とする機器駆動装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の機器駆動装置であって、
前記第１の磁石挿入部分と前記第２の磁石挿入部分の間および前記第２の磁石挿入部分と前記第３の磁石挿入部分の間にブリッジ部が設けられていることを特徴とする機器駆動装置。

【請求項5】

請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の機器駆動装置であって、
前記第１の磁石挿入部分の径方向に沿った長さおよび前記第３の磁石挿入部分の径方向に沿った長さが同じ長さＬｍｍとなり、前記第２の磁石挿入部分の径方向に沿った長さＭｍｍが［Ｍｍｍ＜Ｌｍｍ／３］を満足するように構成されていることを特徴とする機器駆動装置。

【請求項6】

請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の機器駆動装置であって、
軸方向に直角な断面で見て、前記第１の磁石挿入部分および前記第３の磁石挿入部分は、前記回転子の中心点を中心とする円弧に沿って延びていることを特徴とする機器駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、永久磁石電動機を用いて機器を駆動する機器駆動装置に関し、特に、永久磁石電動機の効率を広い回転数領域にわたって維持することができる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

機器（例えば、空調装置や冷蔵庫に設けられている圧縮機、洗濯機、車両、車載装置等）を駆動する機器駆動装置として、永久磁石電動機、インバータ装置、制御装置を備える機器駆動装置が用いられている。永久磁石電動機としては、例えば、回転子コアおよび回転子コアの主磁極部に形成されている磁石挿入孔に挿入されている永久磁石を有する回転子と、固定子コアおよび固定子コアのスロットに挿入されている固定子巻線を有する固定子を備える永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている）が用いられている。このような永久磁石電動機は、主磁極部に設けられている永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、主磁極部間の補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる。

【0003】

永久磁石電動機では、永久磁石の磁束量が一定である場合、固定子巻線に誘起される誘起電圧（「逆起電圧」ともいう）は回転子の回転数に比例して上昇する。そして、固定子巻線に誘起される誘起電圧が、電源電圧等により定まる所定値に達すると、回転数が上昇しなくなる。なお、電源電圧を高くすることによって回転数を所定値より上昇させることができるが、インバータ装置が高価となり、また、永久磁石電動機の効率も低下する。
一方、回転子を高い回転数で回転させることができるようにするために、永久磁石の磁束量を少なくすると、回転子を低い回転数で回転させた時の永久磁石電動機の効率が低下する。

【0004】

このように、永久磁石の磁束量が一定である場合には、永久磁石電動機の効率を維持した状態で広い回転数領域にわたって回転子を回転させることができない。
そこで、永久磁石の磁束量を変化させることによって、広い回転数範囲にわたって効率を維持することができる永久磁石電動機が提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１および特許文献２に示されている永久磁石電動機は、回転子の回転中（運転中）に、永久磁石に永久磁石の磁化方向と逆の方向に磁界を作用させることによって永久磁石を減磁し（永久磁石の磁束量を減少させ）、あるいは、永久磁石に永久磁石の磁化方向と同じ方向に磁界を作用させることによって永久磁石を増磁し（永久磁石の磁束量を増加させ）ている。
例えば、図１３に示されているように、低速用の特性１（＝磁束量１）に設定されている状態で、回転数が上昇して設定回転数Ｋ１に達すると、永久磁石を減磁し（磁束量を減少させ）、低速用の特性１から中速用の特性２（＝磁束量２＜磁束量１）に移行させる。この状態で、さらに回転数が上昇して設定回転数Ｋ２に達すると、永久磁石を減磁し、中速用の特性２から高速用の特性３（＝磁束量３＜磁束量２）に移行させる。一方、高速用の特性３（＝磁束量３）に設定されている状態で、回転数が低下して設定回転数Ｋ２に達すると、永久磁石を増磁し（磁束量を増加させ）、高速用の特性３から中速用の特性２（＝磁束量２＞磁束量３）に移行させる。この状態で、さらに回転数が低下して設定回転数Ｋ１に達すると、永久磁石を増磁し、中速用の特性２から低速用の特性１（＝磁束量１＞磁束量２）に移行させる。このように、運転中に永久磁石の磁束量を変化させることによって、永久磁石電動機の効率を広い回転数領域にわたって維持することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０-４６７１号公報

【特許文献2】特開２０１０-４６７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１および特許文献２に示されている永久磁石電動機３１０は、図１１および図１２に示されているように、固定子３２０と回転子３３０を有している。固定子３２０は、ティース３２２と、ティース３２２により形成されているスロット３２５に挿入されている固定子巻線を有している。回転子３３０は、周方向に沿って配置されている主磁極部Ａ〜Ｄを有し、主磁極部Ａ〜Ｄに形成されている磁石挿入孔３４０に永久磁石３５０が挿入されている。
特許文献１および２に示されている永久磁石電動機３１０では、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔３４０の径方向に沿った長さ（幅）が均一である。
このため、永久磁石３５０を効果的に増磁するには、図１１に示されているように、磁石挿入孔３４０の周方向中心（図１１では、主磁極部Ａ〜Ｄのｄ軸）が、当該磁石挿入孔３４０に挿入されている永久磁石３５０に作用する磁界を発生する磁極のうち、永久磁石３５０の極性と異なる極性の磁極の周方向中心（「磁極中心」という）と一致する位置に存在する状態で、磁界が発生するように固定子巻線に通電する必要がある。例えば、主磁極部Ａに形成されており、Ｓ極に磁化されている（外周側がＳ極、内周側がＮ極になるように磁化されている）永久磁石３５０が挿入されている磁石挿入孔３４０の周方向中心（主磁極部Ａのｄ軸）が、当該磁石挿入孔３４０に挿入されている永久磁石３５０に作用する磁界を発生する磁極のうちＮ極の磁極（ティースｅ３〜ｅ５により構成される磁極）の周方向中心［電気角０度位置］に存在する状態で、図１１に矢印で示されている方向に磁界を発生させる必要がある。
また、永久磁石３５０を効果的に減磁するには、図１２に示されているように、磁石挿入孔３４０の周方向中心が、当該磁石挿入孔３４０に挿入されている永久磁石３５０に作用する磁界を発生する磁極のうち、永久磁石３５０の極性と同じ極性の磁極の周方向中心と一致する位置に存在する状態で、磁界が発生するように固定子巻線に通電する必要がある。例えば、主磁極部Ａに形成されており、Ｓ極に着磁されている永久磁石３５０が挿入されている磁石挿入孔３４０の周方向中心（主磁極部Ａのｄ軸）が、ティースｅ３〜ｅ５により構成されるＮ極の磁極の周方向中心［電気角０度位置］から、回転子３３０の回転方向（矢印Ｒの方向）と反対の方向に沿って電気角で１８０度離れた位置［電気角１８０度位置］に存在する状態で、図１２に矢印で示されている方向に磁界を発生させる必要がある。
さらに、永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線に流す電流の値は、当該永久磁石が挿入されている磁石挿入孔の幅（径方向に沿った長さ）の２乗に比例するため、［電気角０度位置］で増磁を行う場合、あるいは、［電気角１８０度位置］で減磁を行う場合でも、大きな電流（例えば、定格電流の８〜１０倍）を流す必要がある。このため、電流容量が大きいインバータ装置を用いる必要があり、機器駆動装置のコストが高くなる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、永久磁石電動機を有する機器駆動装置において、永久磁石電動機の回転子に設けられている永久磁石を増磁あるいは減磁する際に、固定子に設けられている固定子巻線に流す電流を低減することができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の機器駆動装置は、永久磁石電動機と、インバータ装置と、制御装置を有している。本発明の機器駆動装置は、種々の機器（例えば、空調装置や冷蔵庫に設けられている圧縮機、洗濯機、車両、車載装置等）を駆動することができる。
永久磁石電動機は、固定子と、回転子を有している。固定子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延びているヨークと、ヨークから径方向に沿って延びている複数のティースと、周方向に隣接するティースによって形成されるスロットに挿入されている固定子巻線を有している。ティースは、ヨークから径方向に沿って延びているティース基部と、ティース基部の先端部から周方向両側に延びているティース先端部を有している。ティース基部の先端面とティース先端部の回転子側の面とによって、ティース先端面が形成されている。回転子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の主磁極部を有している。主磁極部には磁石挿入孔が形成されており、磁石挿入孔には永久磁石が挿入されている。
本発明では、磁石挿入孔は、第１〜第３の磁石挿入部分を有し、永久磁石は、第１〜第３の磁石挿入部分それぞれに挿入される第１〜第３の永久磁石部分を有している。第１〜第３の磁石挿入部分は、個別に形成された磁石挿入孔であってもよいし、１つの磁石挿入孔の異なる部分であってもよい。また、第１〜第３の永久磁石部分は、個別に形成された永久磁石であてもよいし、１つの永久磁石の異なる部分であってもよい。
そして、軸方向に直角な断面で見て、第１の磁石挿入部分と第３の磁石挿入部分は、周方向に沿って、第２の磁石挿入部分を挟んで両側に配置されている。また、第２の磁石挿入部分の径方向に沿った長さ（幅）が、第１の磁石挿入部分の径方向に沿った長さ（幅）および第３の磁石挿入部分の径方向に沿った長さ（幅）より短くなるように構成されている。第１の磁石挿入部分および第３の磁石挿入部分の径方向に沿った長さ（幅）は、同じ（「略同じ」を含む）であってもよいし、異なっていてもよい。第１〜第３の永久磁石部分の断面形状は、好適には、第１〜第３の磁石挿入部分の断面形状と同じ形状（「略同じ形状」を含む）に形成されるが、これに限定されない。
インバータ装置は、固定子巻線に順次電圧を印加可能に構成されている。インバータ装置としては、公知の種々の構成のインバータ装置を用いることができる。
制御装置は、回転子が定められた回転方向に回転するようにインバータ装置を制御可能である。
本発明では、制御装置は、さらに、永久磁石電動機の運転中(回転子の回転中)に、回転子に設けられている永久磁石に、永久磁石の磁化方向と逆の方向に磁界が作用して永久磁石が減磁されるように、あるいは、永久磁石に、永久磁石の磁化方向と同じ方向に磁界が作用して永久磁石が増磁するようにインバータ装置を制御可能である。本発明では、永久磁石を増磁する際には、第２の磁石挿入部分の周方向中心が、磁界を発生する磁極のうち当該磁石挿入部分に挿入されている第２の永久磁石部分と異なる極性の磁極の周方向中心である第１位置［電気角０度位置］と、第１位置［電気角０度位置］から定められた回転方向と反対の方向に沿って電気角で４５度離れた第２位置［電気角４５度位置］の間に存在する状態で、固定子巻線により磁界が発生するようにインバータ装置を制御する。一方、永久磁石を減磁する際には、第２の磁石挿入部分の周方向中心が、第１位置［電気角０度位置］から定められた回転方向と反対の方向に沿って電気角で１３５度離れた第３位置［電気角１３５度位置］と、第１位置［電気角０度位置］から定められた回転方向と反対方向に沿って電気角で１８０度離れた第４位置［電気角１８０度位置］の間に存在する状態で、固定子巻線により磁界が発生するようにインバータ装置を制御する。永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線を通電する方法としては、例えば、固定子巻線を短時間通電（パルス通電）する方法が用いられる。
本発明では、主磁極部に、周方向に沿って、第１の磁石挿入部分と第３の磁石挿入部分の間に、第１の磁石挿入部分および第３の磁石挿入部分の幅より短い幅を有する第２の磁石挿入部分を配置することにより、永久磁石を減磁あるいは増磁する際に固定子巻線に流す電流を低減することができる。
また、第２の磁石挿入部分の周方向中心が［電気角０度位置］以外の位置に存在している状態で永久磁石を増磁あるいは［電気角１８０度位置］以外の位置に存在している状態で永久磁石を減磁することにより、永久磁石を増磁あるいは減磁するための電流を固定子巻線に流した場合における回転子の停止を防止することができる。
本発明の異なる形態では、軸方向に直角な断面で見て、第２の磁石挿入部分は、主磁極部のｄ軸を中心線とする線対称な形状を有するように構成されている。
本発明の他の異なる形態では、軸方向に直角な断面で見て、第１の磁石挿入部分と第３の磁石挿入部分の間の開角θ度（電気角）とティース基部の先端面の開角α度（電気角）が、［２５度（電気角）＜θ度（電気角）＜２５度（電気角）＋α（電気角）／２］を満足するように構成されている。なお、第１の磁石挿入部分と第３の磁石挿入部分の間の開角θおよびティース基部のティース先端面の開角αは、回転子の中心点を中心とする開角である。
本形態では、永久磁石電動機の効率を維持しながら、回転子に設けられている永久磁石を増磁あるいは減磁する際に、固定子巻線に流す電流を低減することができる。
本発明の他の異なる形態では、第１の磁石挿入部分と第２の磁石挿入部分の間および第２の磁石挿入部分と第３の磁石挿入部分の間にブリッジ部が設けられている。本形態では、第１〜第３の磁石挿入部分は、個別に形成された磁石挿入孔である。
本形態では、第２の磁石挿入部分と第１の磁石挿入部分および第３の磁石挿入部分の間にブリッジ部が設けられているため、回転子の強度が高められる。
本発明の他の異なる形態では、第１の磁石挿入部分および第３の磁石挿入部分の径方向に沿った長さ（幅）が同じ（「略同じ」を含む）長さＬｍｍに設定され、第２の磁石挿入部分の径方向に沿った長さ（幅）Ｍｍｍが［Ｍｍｍ＜Ｌｍｍ／３］を満足するように構成されている。
回転子に形成されている磁石挿入孔に挿入されている永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線に流す電流は、永久磁石が挿入されている磁石挿入孔の厚さの２乗に比例する。このため、本形態では、永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線に流す電流を、厚さが均一である磁石挿入孔を用いている場合に比べて約１割に低減することができる。
本発明の他の異なる形態では、軸方向に直角な断面で見て、第１の磁石挿入部分および第３の磁石挿入部分は、回転子の中心点を中心とする円弧に沿って延びるように形成されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明では、永久磁石電動機の回転子に設けられている永久磁石を増磁あるいは減磁する際に、固定子に設けられている固定子巻線に流す電流を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の機器駆動装置で用いられる永久磁石電動機の第１の実施の形態の軸方向に直角な断面図である。

【図2】図２の部分拡大図である。

【図3】第１の磁石挿入部分と第３の磁石挿入部分の間の開角θ（電気角）と、永久磁石電動機の効率および永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線に流す電流との関係を示す図である。

【図4】第２の磁石挿入部分の周方向中心が、第２の磁石挿入部分に挿入されている第２の永久磁石部分と異なる極性の磁極の中心［電気角０度位置］に存在する状態を示す図である。

【図5】第２の磁石挿入部分の周方向中心が、［電気角０度位置］位置から回転子の回転方向と反対の方向に沿って電気角で４５度離れた位置［電気角４５度位置］に存在する状態を示す図である。

【図6】第２の磁石挿入部分の周方向中心が、［電気角０度位置］位置から回転子の回転方向と反対の方向に沿って電気角で９０度離れた位置［電気角９０度位置］に存在する状態を示す図である。

【図7】第２の磁石挿入部分の周方向中心が、［電気角０度位置］位置から回転子の回転方向と反対の方向に沿って電気角で１３５度離れた位置［電気角１３５度位置］に存在する状態を示す図である。

【図8】第２の磁石挿入部分の周方向中心が、［電気角０度位置］位置から回転子の回転方向と反対の方向に沿って電気角で１８０度離れた位置［電気角１８０度位置］に存在する状態を示す図である。

【図9】本発明の機器駆動装置の一実施の形態の概略構成図である。

【図10】本発明の機器駆動装置で用いられる永久磁石電動機の第２の実施の形態の軸方向に直角な断面図の部分拡大図である。

【図11】従来の永久磁石電動機を増磁する動作を説明する図である。

【図12】従来の永久磁石電動機を減磁する動作を説明する図である。

【図13】永久磁石を増磁あるいは減磁することによって永久磁石電動機の特性が変化する状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の機器駆動装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。
なお、本明細書では、「軸方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、回転子の中心点（回転中心点）Ｐを通る回転中心線の方向を示す。また、「周方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、軸方向（回転中心線の方向）に直角な断面でみて、回転子の中心点Ｐを中心とする円周方向を示す。また、「径方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、軸方向（回転中心線の方向）に直角な断面でみて、回転子の中心点Ｐを通る方向を示す。
また、「ｄ軸」は、軸方向に沿った断面で見て、主磁極部の周方向に沿った中心（例えば、回転子の外周面のうち主磁極部に対応する部分の周方向に沿った中心点）と回転子３０の回転子中心点Ｐを結ぶ線で表され、「ｑ軸」は、主磁極部の間の補助磁極部の周方向に沿った中心（例えば、回転子の外周面のうち補助磁極部の外周面に対応する部分の周方向に沿った中心点）と回転子３０の回転中心点Ｐを結ぶ線で表される。

【0011】

永久磁石電動機を用いて機器を駆動する機器駆動装置の一実施の形態の概略構成を、図９を参照して説明する。
本実施の形態の機器駆動装置は、永久磁石電動機１１０、インバータ装置１６０、制御装置１７０により構成されている。
インバータ装置１６０は、ＦＥＴ等のスイッチング素子を用いて、永久磁石電動機１１０の固定子に設けられている固定子巻線１２６に順次通電可能に構成されている。インバータ装置１６０としては、交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧を固定子巻線１２６に順次印加可能なインバータ装置や、直流電圧を固定子巻線１２６に順次印加可能なインバータ装置が用いられる。インバータ装置１６０としては、公知の種々の構成のものを用いることができる。
制御装置１７０は、永久磁石電動機１１０の回転子が定められた回転方向に回転するように、回転子の位置に基づいてインバータ装置１６０を制御する。本実施の形態では、制御装置１７０は、固定子巻線１２６に誘起される誘起電圧を用いて回転子の位置を検出している（「センサレス方式」と呼ばれている）。
なお、センサレス方式を用いる場合には、停止時における回転子の位置が分らない。このため、始動時には、固定子巻線１２６に微小電流を流して回転子の位置を所定の位置に設定した後に、インバータ装置１６０を始動制御する。勿論、回転子の位置を検出する位置検出器（例えば、ホール素子）を用いることもできる。この場合には、始動時の位置設定処理は不要である。

【0012】

さらに、制御装置１７０は、効率を維持した状態で回転数を広範囲の領域にわたって変化させることができるようにするために、固定子巻線への通電により発生する磁界によって、回転子に設けられている永久磁石が増磁（磁束量が増加する）あるいは減磁（磁束量が減少する）されるように、インバータ装置１６０を制御する。
例えば、永久磁石の磁束量が、図１３に示されている低速用の特性１に対応する磁束量に設定されている状態で、回転数が上昇して設定回転数Ｋ１に達すると、固定子巻線１２６の通電によって発生する磁界が永久磁石の磁化方向と逆の方向に作用するタイミングで、当該磁界が発生するようにインバータ装置１６０を制御する。これにより、永久磁石が減磁されて磁束量が減少し、中速用の特性２に設定される。この状態で、回転数がさらに上昇し、設定回転数Ｋ２に達すると、固定子巻線１２６の通電によって発生する磁界が永久磁石の磁化方向と逆の方向に作用するタイミングで、当該磁界が発生するようにインバータ装置１６０を制御する。これにより、永久磁石が減磁されて磁束量がさらに減少し、高速用の特性３に設定される。
一方、永久磁石の磁束量が高速用の特性３に対応する磁束量に設定されている状態で、回転数が低下して設定回転数Ｋ２に達すると、固定子巻線１２６の通電によって発生する磁界が永久磁石の磁化方向と同じ方向に作用するタイミングで、当該磁界が発生するようにインバータ装置１６０を制御する。これにより、永久磁石が増磁されて磁束量が増加し、中速用の特性２に設定される。この状態で、回転数がさらに低下し、設定回転数Ｋ１に達すると、固定子巻線１２６の通電によって発生する磁界が永久磁石の磁化方向と同じ方向に作用するタイミングで、当該磁界が発生するようにインバータ装置１６０を制御する。これにより、永久磁石が増磁されて磁束量が増加し、低速用の特性１に設定される。
永久磁石を増磁あるいは減磁する磁界を発生させる方法としては、例えば、磁界を発生させるタイミングで、固定子巻線を短時間通電する（パルス通電する）方法が用いられる。

【0013】

次に、本実施の形態の機器駆動装置で用いられる永久磁石電動機の第１の実施の形態を、図１および図２を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態の永久磁石電動機１０の、軸方向に直角な断面図であり、図２は、図１の部分拡大図である。なお、本実施の形態の永久磁石電動機１０は、永久磁石埋込型電動機として構成されている。
本実施の形態の永久磁石電動機１０は、固定子２０と回転子３０を有している。
固定子２０は、電磁鋼板を積層して形成された固定子コアと固定子巻線により構成されている。固定子２０は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延びているヨーク２１、ヨーク２１から径方向に沿って回転子３０の中心点方向に延びている複数のティース２２を有している。ティース２２は、ヨーク２１から径方向に沿って延びているティース基部２３と、ティース基部２３の先端部から周方向両側に沿って延びているティース先端部２４を有している。ティース基部２３の先端面と、ティース先端部２４の回転子３０と対向する側の面によって、ティース先端面２２ａが形成されている。ティース先端面２２ａによって、回転子３０を収容する回転子収容区間が形成される。そして、周方向に隣接するティース２２によって形成されるスロット２５内に固定子巻線が挿入されている。本実施の形態では、固定子巻線は、分布巻方式によってスロット２５内に挿入されている。

【0014】

回転子３０は、電磁鋼板を積層して形成された回転子コアと永久磁石により構成されている。回転子３０は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている主磁極部Ａ〜Ｄを有している。主磁極部Ａ〜Ｄには、軸方向に沿って延びている磁石挿入孔４０が形成され、磁石挿入孔４０に永久磁石５０が挿入されている。永久磁石５０は、隣接する主磁極部が異極となるように磁化されている。また、永久磁石５０は、径方向に沿って磁化されている。磁石挿入孔４０は、第１〜第３の磁石挿入孔４１〜４３を有している。磁石挿入孔４０に挿入される永久磁石５０は、第１〜第３の磁石挿入孔４１〜４３それぞれに挿入される第１〜第３の永久磁石５１〜５３を有している。
また、回転子３０の中心側に形成されている回転軸挿入孔に回転軸６０が挿入されている。なお、本実施の形態では、回転子３０は、図２に示されている矢印の方向（時計方向）Ｒに回転する。

【0015】

本実施の形態では、磁石挿入孔４０は、第１の磁石挿入孔４１、第２の磁石挿入孔４２、第３の磁石挿入孔４３を有している。第１の磁石挿入孔４１と第３の磁石挿入孔４３は、周方向に沿って、第２の磁石挿入孔４２の両側に配置されている。
第１の磁石挿入孔４１と第２の磁石挿入孔４２の間にはブリッジ４４ａが形成され、第２の磁石挿入孔４２と第３の磁石挿入孔４３の間にはブリッジ４４ｂが形成されている。このブリッジ４４ａ、４４ｂによって、回転子３０の強度が高められている。なお、ブリッジ４４ａ、４４ｂは、周方向に沿った長さ（第２の磁石挿入孔４２と第１および第３の磁石挿入孔４１および４３との間の間隔）が短いため、ブリッジ４４ａ、４４ｂに磁束が流れると即座に磁気飽和する。このため、ブリッジ４４ａ、４４ｂを介して流れる磁束を無視することができる。ブリッジ４４ａ、４４ｂが、本発明の「ブリッジ部」に対応する。
主磁極部Ａの第３の磁石挿入孔４３と主磁極部Ａに隣接する主磁極部Ｂの第１の磁石挿入孔４１の間に、補助磁極部ＡＢを構成する通路４５ａｂが形成されている。同様に、主磁極部Ｂと主磁極部Ｃの間に、補助磁極部ＢＣを構成する通路４５ｂｃ（図示されていない）が形成され、主磁極部Ｃと主磁極部Ｄの間に、補助磁極部ＣＤを構成する通路４５ｃｄ（図示されていない）が形成され、主磁極部Ｄと主磁極部Ａの間に、補助磁極部ＤＡを構成する通路４５ｄａが形成されている。
本実施の形態では、第１の磁石挿入孔４１が、本発明の「第１の磁石挿入部分」に対応し、第２の磁石挿入孔４２が、本発明の「第２の磁石挿入部分」に対応し、第３の磁石挿入孔４３が、本発明の「第３の磁石挿入部分」に対応する。

【0016】

第１の磁石挿入孔４１は、軸方向に直角な断面で見て、径方向内側に配置され、周方向に沿って延びている内周壁４１ａ、径方向外側に配置され、周方向に沿って延びている外周壁４１ｂ、周方向に沿って回転方向Ｒと反対の方向側（ｑ軸側）に配置され、径方向に沿って延びている側壁４１ｃ、回転方向Ｒ側（ｄ軸側）に配置され、径方向に沿って延びている側壁４１ｄにより形成されている。同様に、第２の磁石挿入孔４２は、内周壁４２ａ、外周壁４２ｂ、側壁４２ｃおよび４２ｄにより形成されている。また、第３の磁石挿入孔４３は、内周壁４３ａ、外周壁４３ｂ、側壁４３ｃおよび４３ｄにより形成されている。

【0017】

第１〜第３の磁石挿入孔４１〜４３それぞれに挿入される第１〜第３の永久磁石５１〜５３は、軸方向に直角な断面が、第１〜第３の磁石挿入孔４１〜４３と同じ（「略同じ」をふくむ）形状を有している。すなわち、第１〜第３の永久磁石５１〜５３は、軸方向に直角な断面で見て、内周壁５１ａ〜５３ａ、外周壁５１ｂ〜５３ｃ、側壁５１ｃ〜５３ｃおよび５１ｄ〜５３ｄを有している。本実施の形態では、第１〜第３の永久磁石５１〜５３は、フェライト磁石あるいはサマリウムコバルト磁石により形成されている。勿論、第１〜第３の永久磁石５１〜５３は、他の材質の磁石により形成することができる。また、第１〜第３の永久磁石５１〜５３を、異なる材質の磁石により形成することもできる。
本実施の形態では、第１の磁石挿入孔４１と第３の磁石挿入孔４３の内周壁４１ａと４３ａおよび外周壁４１ｂと４３ｂ（第１の永久磁石５１と第３の永久磁石５３の内周壁５１ａと５３ａおよび外周壁５１ｂと５３ｂ）は、回転子３０の回転中心点Ｐを中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、第１の磁石挿入孔４１と第３の磁石挿入孔４３（第１の永久磁石５１と第３の永久磁石５３）は、回転子３０の回転中心点Ｐを中心とする円弧に沿って延びている。また、第２の磁石挿入孔４２（第２の永久磁石５２）は、内周壁４２ａおよび外周壁４２ｂ（内周壁５２ａおよび外周壁５２ｂ）が主磁極部Ａ〜Ｄのｄ軸に直交する（「略直交する」を含む）方向に沿って延びている。すなわち、第２の磁石挿入孔４２（第２の永久磁石５２）は、ｄ軸に直交する方向に直線状に延びている。
また、第２の磁石挿入孔４２（第２の永久磁石５２）は、ｄ軸と交差（直交）するように配置され、第１〜第３の磁石挿入孔４１〜４３（第１〜第３の永久磁石５１〜５３）は、ｄ軸を中心線として線対称（「略線対称）を含む）となるように形成されている。

【0018】

さらに、軸方向に直角な断面で見て、第２の磁石挿入孔４２の径方向に沿った長さ（幅）が、第１の磁石挿入孔４１および第３の磁石挿入孔４３の径方向に沿った長さ（幅）より短くなるように構成されている。
本実施の形態では、第１の磁石挿入孔４１の幅と第３の磁石挿入孔４３の幅は、同じ（「略同じ」を含む）幅Ｌｍｍに設定されている。そして、第２の磁石挿入孔４２の幅Ｍｍｍが、［Ｍｍｍ＜Ｌｍｍ／３］を満足するように設定されている。
固定子巻線に電流を流すことによって発生する磁界を用いて回転子に設けられている永久磁石を増磁あるいは減磁する際には、永久磁石が挿入されている磁石挿入孔の幅の２乗に比例する電流を流す必要がある。本実施の形態では、第１の磁石挿入孔４１および第３の磁石挿入孔４３の幅Ｌｍｍと第２の磁石挿入孔４２の幅Ｍｍｍが、［Ｍｍｍ＜Ｌｍｍ／３］を満足するように設定されているため、永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線に流す電流を、（１／３）^２以下に低減することができる、すなわち、約１０％に低減することができる。

【0019】

次に、第１の磁石挿入孔４１と第３の磁石挿入孔４３の間の開角θと、永久磁石電動機１０の効率および永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線に流す電流との関係について検討した結果を、図３を参照して説明する。開角θは、図２に示されているように、第１の磁石挿入孔４１と第３の磁石挿入孔４３の間（第１の磁石挿入孔４１のｄ軸側の端壁４１ｄと第３の磁石挿入孔４３のｄ軸側の端壁４３ｃの間）の周方向に沿った幅を、回転子３０の回転中心点Ｐを中心とする角度（電気角）で表したものである。なお、第１の磁石挿入孔４１の端壁４１ｄおよび第３の磁石挿入孔４３の端壁４３ｃの少なくとも一方に沿って延びる線が回転子３０の中心点Ｐを通らない場合には、最小の開角を、第１の磁石挿入孔４１と第３の磁石挿入孔４３の間の開角θとする。
図３において、横軸は、開角θ（電気角）を示し、左側縦軸は、永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線に流す電流（Ａ）を示し、右側縦軸は、永久磁石電動機１０の効率（％）を示している。また、破線の曲線は、開角θに対する電流の変化を示し、実線は、開角θに対する効率の変化を示している。
図３から、第１の磁石挿入孔４１と第３の磁石挿入孔４３の間の開角θが、電気角２５度を超えると、固定子巻線に流す電流が減少する（少ない電流で永久磁石を増磁あるいは減磁することができる）ことが理解できる。また、開角θが、［２５度（電気角）＋ティース基部の先端面の開角α（電気角）／２］以上になると、永久磁石電動機１０の効率が低下することが理解できる。なお、「ティース基部の先端面の開角α」は、図１に示されているように、ティース基部２３の先端面の幅Ｗを回転子３０の回転中心点Ｐを中心とする角度（電気角）で表したものである。具体的には、軸方向に直角な断面で見て、ティース基部２３の周方向両側の壁面に沿った線がティース先端面２２ａと交差する点（黒丸で示されている点）の間の開角である。
以上のことから、第１の磁石挿入孔４１と第３の磁石挿入孔４３の間の開角θが、［２５度（電気角）＜θ度（電気角）＜２５度（電気角）＋ティース基部の先端面の開角α（電気角）／２］を満足することにより、永久磁石電動機１０の効率を維持しながら、永久磁石を増磁あるいは減磁する際に固定子巻線に流す電流を低減することができる。
なお、前述したように、ブリッジ４４ａおよび４４ｂは、周方向に沿った長さが短いため、磁気飽和し易い。このため、ブリッジ４４ａおよび４４ｂを介して流れる磁束を無視することができる。

【0020】

前述したように、幅が均一である磁石挿入孔に挿入されている永久磁石を増磁する際には、図１１に示されているように、［電気角０度位置］で固定子巻線に通電し、減磁する際には、図１２に示されているように、［電気角１８０度位置］で固定子巻線に通電する必要がある。ここで、主磁極部に設けられている永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、主磁極部間の補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用する永久磁石電動機では、磁石挿入孔の周方向中央（ｄ軸）が［電気角０度位置］および［電気角１８０度位置］に存在する状態で、永久磁石を増磁あるいは減磁させる磁界が発生するように固定子巻線に通電した場合、固定子巻線への通電により発生する、回転子を停止させるように作用するトルクが大きい。また、このような永久磁石電動機では、磁石挿入孔の周方向中央（ｄ軸）が［電気角０度位置］あるいは［電気角１８０度］に存在する時のトルク（マグネットトルクとリラクタンストルクを合計した合成トルク）が小さい。このため、本発明の機器駆動装置により慣性力が小さい機器を駆動する場合には、運転中に、磁石挿入孔の周方向中央が［電気角０度位置］あるいは［電気角１８０度位置］に存在する状態で、永久磁石を増磁あるいは減磁させる磁界が発生するように固定子巻線に通電した時に、回転子が停止するおそれがある。
本実施の形態の永久磁石電動機を用いた機器駆動装置では、［電気角０度位置］あるいは［電気角１８０度位置］以外の位置で永久磁石を増磁あるいは減磁することができるとともに、固定子巻線に流す電流を低減することができるため、運転中に永久磁石を増磁あるいは減磁する際に回転子が停止するおそれがない。

【0021】

以下に、本実施の形態の機器駆動装置により機器を駆動している状態で、永久磁石電動機の回転子に設けられている永久磁石を増磁あるいは減磁する動作を、図４〜図８を参照して説明する。
以下では、説明を簡単にするために、回転子３０の主磁極部Ａに設けられている、Ｓ極に磁化されている永久磁石（外周側がＳ極、内周側がＮ極）と、ティースｅ３〜ｅ５により形成される磁極により発生される磁界に注目して説明する。なお、ティースｅ３〜ｅ５より回転子３０の回転方向Ｒと反対の方向に形成されているスロットｆ１、ｆ２に挿入されている固定子巻線ｇ１、ｇ２には、紙面の表側から裏側の方向（×印）に電流が流れ、ティースｅ３〜ｅ５より回転子３０の回転方向Ｒ側に形成されているスロットｆ５、ｆ６に挿入されている固定子巻線ｇ５、ｇ６には、紙面の裏側から表側の方向（●印）に電流が流れて、ティースｅ３〜ｅ５により形成される磁極は、磁界を発生する磁極のうちＮ極を構成するものとする。また、ティースｅ４のティース基部２３の径方向に沿った中心線を、ティースｅ３〜ｅ５により形成される磁極の中心（磁極中心）とする。

【0022】

図４は、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心（本実施の形態では、ｄ軸）が、磁極中心［電気角０度位置］に存在する状態を示している。主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角０度位置］に存在する状態では、磁極により発生される磁界は、図４に矢印で示されているように、磁極中心に配置されているティースｅ４を介して、厚さが薄い第２の永久磁石５２に、永久磁石５２の磁化方向と同じ方向に作用する。したがって、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角０度位置］に存在する状態において、固定子巻線ｇ１、ｇ２およびｇ５、ｇ６に流す電流を減少させながら、第２の永久磁石５２を増磁することができる。
図５は、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が、［電気角０度位置］から回転子３０の回転方向Ｒと反対の方向（反時計方向）に沿って電気角で４５度離れた位置［電気角４５度位置］に存在する状態を示している。主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角４５度位置］に存在する状態では、磁極により発生される磁界は、図５に矢印で示されているように、磁極中心から回転方向Ｒと反対方向に離れているティースｅ３を介して、厚さが薄い第２の永久磁石５２に、永久磁石５２の磁化方向と同じ方向に作用する。したがって、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角４５度位置］に存在する状態において、固定子巻線ｇ１、ｇ２およびｇ５、ｇ６に流す電流を減少させながら、第２の永久磁石５２を増磁することができる。

【0023】

主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角４５度位置］より回転方向Ｒと反対の方向に存在する状態では、磁極により発生する磁界が、主磁極部Ａの、厚さが薄い第２の永久磁石５２に作用せず、厚さが厚い第３の永久磁石５３に、永久磁石５３の磁化方向と同じ方向に作用する。あるいは、主磁極部Ａに対して回転方向Ｒ側に隣接する主磁極部Ｂの、Ｎ極に磁化されている、厚さが厚い第１の永久磁石５１に、永久磁石５１の磁化方向と逆の方向に作用する。
例えば、図６は、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が、［電気角０度位置］から回転子の回転方向Ｒと反対の方向に沿って電気角で９０度離れた位置［電気角９０度位置］に存在する状態を示している。主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角９０度位置］に存在する状態では、磁極により発生される磁界は、図６に矢印で示されているように、磁極中心から回転方向Ｒと反対方向に離れているティースｅ３を介して、主磁極部Ａの第３の永久磁石５３に、永久磁石５３の磁化方向と同じ方向に作用する。また、磁極中心から回転方向Ｒ側に離れているティースｅ５を介して、主磁極部Ｂの第１の永久磁石５１に、永久磁石５１の磁化方向と逆の方向に作用する。
このため、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角０度位置］に存在する状態で第２の永久磁石５２を増磁あるいは減磁させる程度の電流を固定子巻線ｇ１、ｇ２およびｇ５、ｇ６に流しても、主磁極部Ａの第３の永久磁石久５３を増磁あるいは主磁極部Ｂの第１の永久磁石５１を減磁することができない。
主磁極部Ａの第３の永久磁石久５３を増磁あるいは主磁極部Ｂの第１の永久磁石５１を減磁するためには、固定子巻線ｇ１、ｇ２およびｇ５、ｇ６に流す電流を増大させる必要がある。

【0024】

図７は、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が、［電気角０度位置］から回転子３０の回転方向Ｒと反対の方向に沿って電気角で１３５度離れた位置［電気角１３５度位置］に存在する状態を示している。主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角１３５度位置］に存在する状態では、磁極により発生される磁界は、図７に矢印で示されているように、磁極中心から回転方向Ｒ側に離れているティースｅ５を介して、主磁極Ａに対して回転方向Ｒ側に隣接する主磁極部Ｂの第２の永久磁石５２に、永久磁石５２の磁化方向と逆の方向に作用する。したがって、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角１３５度位置］に存在する状態において、固定子巻線ｇ１、ｇ２およびｇ５、ｇ６に流す電流を減少させながら、第２の永久磁石５２を減磁することができる。
図８は、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が、［電気角０度位置］から回転子３０の回転方向Ｒと反対の方向に沿って電気角で１８０度離れた位置［電気角１８０度位置］に存在する状態を示している。主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角１８０度位置］に存在する状態では、磁極により発生される磁界は、図８に矢印で示されているように、磁極中心に配置されているティースｅ４を介して、主磁極Ａに対して回転方向Ｒ側に隣接する主磁極部Ｂの第２の永久磁石５２に、永久磁石５２の磁化方向と逆の方向に作用する。したがって、主磁極部Ａの第２の磁石挿入孔４２の周方向中心が［電気角１８０度位置］に存在する状態において、固定子巻線ｇ１、ｇ２およびｇ５、ｇ６に流す電流を減少させながら、第２の永久磁石５２を減磁することができる。

【0025】

以上のことから、本実施の形態の永久磁石電動機を用いて機器駆動装置を構成することにより、固定子巻線に流す電流を減少させながら永久磁石電動機の回転子に設けられている永久磁石を増磁あるいは減磁することができることが理解される。
すなわち、永久磁石を増磁する際には、第２の永久磁石５２の周方向中心（ｄ軸）が、磁界を発生する磁極のうち第２の永久磁石５２と異なる極性の磁極の周方向中心（例えば、ティースｅ３〜ｅ５により形成される磁極の磁極中心）である第１位置［電気角０度位置］と、当該第１位置［電気角０度位置］から定められた回転方向（例えば、回転方向Ｒ）と反対の方向に沿って電気角で４５度離れた第２位置［電気角４５度位置］の間に存在する状態で、磁界が発生するようにインバータ装置１６０を制御する。これにより、固定子巻線に流す電流を減少させながら永久磁石を増磁することができる。
また、永久磁石を減磁する際には、第２の永久磁石５２の周方向中心が、第１位置［電気角０度位置］から定められた回転方向と反対の方向に沿って電気角で１３５度離れた第３位置［電気角１３５度位置］と、第１位置［電気角０度位置］から定められた回転方向と反対の方向に沿って電気角で１８０度離れた第４位置［電気角１８０度位置］の間に存在する状態で、磁界が発生するようにインバータ装置１６０を制御する。これにより、固定子巻線に流す電流を減少させながら永久磁石を減磁することができる。

【0026】

本実施の形態の機器駆動装置で用いられる永久磁石電動機の第２の実施の形態を、図１０を参照して説明する。図１０は、第２の実施の形態の永久磁石電動機の軸方向に直角な断面図の部分拡大図である。
本実施の形態の永久磁石電動機は、磁石挿入孔および永久磁石の構成が第１の実施の形態の永久磁石電動機１０と異なっている。
本実施の形態では、主磁極部Ａ〜Ｄには、磁石挿入孔２４０が形成されている。磁石挿入孔２４０は、軸方向に直角な断面で見て、径方向内側に配置され、周方向に沿って延びている内周壁２４１ａ、径方向外側に配置され、周方向に沿って延びている外周壁２４１ｂ、周方向に沿って回転方向Ｒと反対側に配置され、径方向に沿って延びている側壁２４１ｃ、周方向に沿って回転方向Ｒ側に配置され、径方向に沿って延びている側壁２４１ｄにより形成されている。
内周壁２４１ａは、第１の内周壁２４１ａ１、第１の段差壁２４１ａ２、第２の内周壁２４１ａ３、第２の段差壁２４１ａ４、第３の内周壁２４１ａ５を有している。第１の内周壁２４１ａ１と第３の内周壁２４１ａ５は、回転子２３０の回転中心点Ｐを中心とする円弧に沿って配置されている。第２の内周壁２４１ａ３は、第１の段差壁２４１ａ２と第２の段差壁２４１ａ４によって、第１の内周壁２４１ａ１および第３の内周壁２４１ａ５より径方向外側に配置されている。また、第２の内周壁２４１ａ３は、ｄ軸と直交する（「略直交する」を含む）方向に直線状に延びている。
外周壁２４１ｂは、第１の外周壁２４１ｂ１、第１の段差壁２４１ｂ２、第２の外周壁２４１ｂ３、第２の段差壁２４１ｂ４、第３の外周壁２４１ｂ５を有している。第１の外周壁２４１ｂ１と第３の内周壁２４１ｂ５は、回転子２３０の回転中心点Ｐを中心とする円弧に沿って配置されている。第２の外周壁２４１ｂ３は、第１の段差壁２４１ｂ２と第２の段差壁２４１ｂ４によって、第１の外周壁２４１ｂ１および第３の外周壁２４１ｂ５より径方向内側に配置されている。また、第２の外周壁２４１ｂ３は、ｄ軸と直交する（「略直交する」を含む）方向に直線状に延びている。
第１の内周壁２４１ａ１、第１の段差壁２４１ａ２、第１の外周壁２４１ｂ１、第１の段差壁２４１ｂ２および側壁２４１ｃによって第１の磁石挿入部が形成され、第２の内周壁２４１ａ３と第２の外周壁２４１ｂ３によって第２の磁石挿入部が形成され、第３の内周壁２４１ａ５、第２の段差壁２４１ａ４、第３の外周壁２４１ｂ５、第２の段差壁２４１ｂ４および側壁２４１ｄによって第３の磁石挿入部が形成されている。本実施の形態では、主磁極部Ａ〜Ｄに、第１の磁石挿入部、第２の磁石挿入部および第３の磁石挿入部を有する１つの磁石挿入孔２４０が形成されている。
本実施の形態では、第１の磁石挿入部が、本発明の「第１の磁石挿入部分」に対応し、第２の磁石挿入部が、本発明の「第２の磁石挿入部分」に対応し、第３の磁石挿入部が、本発明の「第３の磁石挿入部分」に対応する。

【0027】

磁石挿入孔２４０には、軸方向に直角な断面が、磁石挿入孔２４０と同じ（「略同じ」をふくむ）形状を有している永久磁石２５０が挿入されている。
永久磁石２５０は、軸方向に直角な断面で見て、内周壁２５１ａ、外周壁２５１ｂ、側壁２５１ｃおよび２５１ｄを有している。
内周壁２５１ａは、第１の内周壁２５１ａ１、第１の段差壁２５１ａ２、第２の内周壁２５１ａ３、第２の段差壁２５１ａ４、第３の内周壁２５１ａ５を有している。外周壁２５１ｂは、第１の外周壁２５１ｂ１、第１の段差壁２５１ｂ２、第２の外周壁２５１ｂ３、第２の段差壁２５１ｂ４、第３の外周壁２５１ｂ５を有している。永久磁石２５０が磁石挿入孔２４０に挿入された状態において、第２の内周壁２５１ａ３は、第１の内周壁２５１ａ１および第３の内周壁２５１ａ５より径方向外側に配置される。また、第２の外周壁２５１ｂ３は、第１の外周壁２５１ｂ１および第３の外周壁２５１ｂ５より径方向内側に配置される。
第１の内周壁２５１ａ１、第１の段差壁２５１ａ２、第１の外周壁２５１ｂ１、第１の段差壁２５１ｂ２および側壁２５１ｃによって第１の永久磁石部が形成され、第２の内周壁２５１ａ３と第２の外周壁２５１ｂ３によって第２の永久磁石部が形成され、第３の内周壁２５１ａ５、第２の段差壁２５１ａ４、第３の外周壁２５１ｂ５、第２の段差壁２５１ｂ４および側壁２５１ｄによって第３の永久磁石部が形成されている。本実施の形態では、１つの磁石挿入孔２４０に、第１の永久磁石部、第２の永久磁石部および第３の永久磁石部を有する１つの永久磁石２５０が挿入されている。
本実施の形態では、第１の永久磁石部が、本発明の「第１の永久磁石部分」に対応し、第２の永久磁石部が、本発明の「第２の永久磁石部分」に対応し、第３の永久磁石部が、本発明の「第３の永久磁石部分」に対応する。
本実施の形態では、永久磁石２５０は、フェライト磁石あるいはサマリウムコバルト磁石により形成されている。勿論、永久磁石２５０は、他の材質の磁石により形成することができる。

【0028】

本実施の形態では、磁石挿入孔２４０の第１の内周壁２４１ａ１、第３の内周壁２４１ａ３、第１の外周壁２４１ｂ１および第３の外周壁２４１ｂ３（永久磁石２５０の第１の内周壁２５１ａ１、第３の内周壁２５１ａ３、第１の外周壁２５１ｂ１および第３の外周壁２５１ｂ５）は、回転子２３０の回転中心点Ｐを中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、磁石挿入孔２４０の第１の磁石挿入部および第３の磁石挿入部（永久磁石２５０の第１の永久磁石部および第３の永久磁石部）は、回転子２３０の回転中心点Ｐを中心とする円弧に沿って延びている。また、磁石挿入孔２４０の第２の内周壁２４１ａ３および第２の外周壁２４３ｂ３（永久磁石２５０の第２の内周壁２５１ａ３および第２の外周壁２５１ｂ３）が主磁極部Ａ〜Ｄのｄ軸に直交する（「略直交する」を含む）方向に沿って延びている。すなわち、磁石挿入孔２４０の第２の磁石挿入部（永久磁石２５０の第２の永久磁石部）は、ｄ軸に直交する方向に直線状に延びている。
また、第１の実施の形態の永久磁石電動機１０と同様に、第１の磁石挿入部の幅と第３の磁石挿入部の幅は、同じ（「略同じ」を含む）幅Ｌｍｍに設定されている。そして、第２の磁石挿入部の幅Ｍｍｍが、［Ｍｍｍ＜Ｌｍｍ／３］を満足するように設定されている。

【0029】

第２の実施の形態では、第１〜第３の磁石挿入部を有する１つの磁石挿入孔２４０に、第１〜第３の永久磁石部を有する１つの永久磁石２５０を挿入したが、１つの磁石挿入孔２４０に個別の永久磁石を挿入することもできる。例えば、第１の実施の形態のように、第１の永久磁石、第２の永久磁石および第３の永久磁石を個別に形成して、１つの磁石挿入孔２４０に挿入してもよい。この場合、第１〜第３の永久磁石は、同じ材質の磁石により形成してもよいし、異なる材質の磁石により形成してもよい。

【0030】

以上の実施の形態では、主磁極部に形成された磁石挿入孔に永久磁石が挿入されている永久磁石埋込型電動機を用いた機器駆動装置について説明したが、本発明は、回転子の外周に永久磁石が配置されている表面永久磁石型電動機を用いた機器駆動装置として構成することもできる。
表面永久磁石型電動機として構成される第３の実施の形態の永久磁石電動機では、永久磁石は、第１の実施の形態の永久磁石電動機のように、第１の永久磁石、第２の永久磁石および第３の永久磁石により構成される。第１の永久磁石と第３の永久磁石は、接着剤等の固定手段を用いて回転子の外周側に配置される。そして、周方向に沿って、第１の永久磁石と第３の永久磁石の間に磁石挿入孔が形成され、この磁石挿入孔に第２の永久磁石が挿入される。第２の永久磁石が挿入される磁石挿入孔は、磁石挿入孔の径方向に沿った長さ（幅）が、第１および第３の永久磁石の径方向に沿った長さ（厚さ）より小さく、磁石挿入孔の内周壁が、第１および第３の永久磁石の内周壁より径方向に沿って外周側に位置し、磁石挿入孔の外周壁が、第１および第３の永久磁石の外周壁より径方向に沿って中心側に位置するように構成される。磁石挿入孔と第１および第３の永久磁石との間にはブリッジが形成される。第１の永久磁石と第３の永久磁石の間（第1の永久磁石のｄ軸側の端壁と第３の永久磁石のｄ軸側の端壁との間）の開角θ、磁石挿入孔の幅と第１および第３の永久磁石の厚さとの関係については、第１の実施の形態の永久磁石電動機と同様である。
本実施の形態の機器駆動装置は、以下のように表すことができる。
「永久磁石電動機と、インバータ装置と、制御装置を備え、
前記永久磁石電動機は、固定子と、回転子を有し、
前記固定子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延びているヨークと、前記ヨークから径方向に沿って延びており、ティース基部およびティース先端部を有する複数のティースと、周方向に隣接するティースによって形成されるスロットに挿入されている固定子巻線を有し、
前記回転子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の主磁極部を有し、前記主磁極部には永久磁石が設けられており、
前記インバータ装置は、前記固定子巻線への通電を制御可能であり、
前記制御装置は、前記回転子が定められた回転方向に回転するように前記インバータ装置を制御する機器駆動装置であって、
前記永久磁石は、第１の永久磁石部分、第２の永久磁石部分および第３の永久磁石部分を有しており、
前記主磁極部には、前記第２の永久磁石部分が挿入される磁石挿入孔が形成されており、
軸方向に直角な断面で見て、
前記第１の永久磁石部分、前記第２の永久磁石部分が挿入される前記磁石挿入孔および前記第３の永久磁石部分が周方向に沿って順に配置されており、
前記第２の磁石挿入部分の径方向に沿った長さが、前記第１の永久磁石部分の径方向に沿った長さおよび前記第３の永久磁石部分の径方向に沿った長さより短くなるように構成されており、
前記制御装置は、前記回転子の回転中に、前記永久磁石に前記永久磁石の磁化方向と同じ方向に磁界が作用して前記永久磁石が増磁されるように、あるいは、前記永久磁石に前記永久磁石の磁化方向と逆の方向に磁界が作用して前記永久磁石が減磁されるように前記インバータ装置を制御可能であり、
前記永久磁石を増磁する際には、前記磁石挿入孔の周方向中心が、前記磁界を発生する磁極のうち前記磁石挿入孔に挿入されている第２の永久磁石部分と異なる極性の磁極の周方向中心である第１位置と、前記第１位置から前記定められた回転方向と反対の方向に沿って４５度（電気角）離れた第２位置の間に存在する状態で、前記磁界が発生するように前記インバータ装置を制御し、
前記永久磁石を減磁する際には、前記磁石挿入孔の周方向中心が、前記第１位置から前記定められた回転方向と反対の方向に沿って１３５度（電気角）離れた第３位置と、前記第１位置から前記定められた回転方向と反対方向に沿って１８０度（電気角）離れた第４位置の間に存在する状態で、前記磁界が発生するように前記インバータ装置を制御することを特徴とする機器駆動装置。」
この場合、前述した実施の形態で説明した各構成を特定した従属形式で表すこともできる。

【0031】

本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加が可能である。
第１および第３の磁石挿入部分（第１および第３の永久磁石部分）の断面を円弧形状に形成し、第２の磁石挿入部分（第２の永久磁石部分）の断面を直線形状に形成したが、第１〜第３の磁石挿入部分および第１〜第３の永久磁石部分の断面はこれ以外の種々の形状に形成することができる。例えば、第１〜第３の永久磁石部分および第１〜第３の永久磁石部分の断面を直線形状に形成することができる。
第１〜第３の永久磁石部分は、同じ材質の磁石により形成してもよいし、異なる材質の磁石により形成してもよい。また、磁石としては、種々の材質の磁石を用いることができる。
軸方向に直角な断面で見て、第１〜第３の磁石挿入部分（あるいは、第２の永久磁石部分が挿入される磁石挿入部分と第１および第３の永久磁石部分）が、ｄ軸を中心線として線対称となるように構成したが、これに限定されない。
第２の磁石挿入部分の幅Ｍｍｍを第１および第３の磁石挿入部分の幅Ｌｍｍの１／３未満（あるいは、第２の永久磁石部分が挿入される磁石挿入部分の幅Ｍｍｍを第１および第３の永久磁石部分の厚さＬｍｍの１／３未満）に設定したが、第２の磁石挿入部分の幅が第１および第３の磁石挿入部分の幅より小さく（第２の永久磁石部分が挿入される磁石挿入部分の幅が第１および第３の永久磁石部分の厚さより小さく）設定されていればよく、インバータ装置の電流容量等に応じて適宜設定することができる。
第１の磁石挿入部分と第３の磁石挿入部分を同じ幅に設定したが、これに限定されない。あるいは、第１の永久磁石部分と第３の永久磁石部分を同じ幅に設定したが、これに限定されない。

【符号の説明】

【0032】

１０、３１０ 永久磁石電動機
２０、３２０ 固定子
２１、３２１ ヨーク
２２、３２２ ティース
２２ａ ティース先端面
２３ ティース基部
２４ ティース先端部
２５、３２５ スロット
３０ 回転子
４１ 第１の磁石挿入孔（第１の磁石挿入部分）
４２ 第２の磁石挿入孔（第２の磁石挿入部分）
４３ 第３の磁石挿入孔（第３の磁石挿入部分）
４４ａ、４４ｂ ブリッジ
４５ａｂ、４５ｄａ、２４５ａｂ、２４５ｄａ 補助磁極部
５１ 第１の永久磁石（第１の永久磁石部分）
５２ 第２の永久磁石（第２の永久磁石部分）
５３ 第３の永久磁石（第３の永久磁石部分）
６０ 回転軸
１１０ 永久磁石電動機
１２６ 固定子巻線
１６０ インバータ装置
１７０ 制御装置
２３０、３３０ 回転子
２４０、３４０ 磁石挿入孔
２５０、３５０ 永久磁石
２５０ａ 第１の永久磁石部
２５０ｂ 第２の永久磁石部
２５０ｃ 第３の永久磁石部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】