JP2007053864A - 永久磁石埋込型ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁極間の漏洩磁束を低減させ、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制させ、高出力で損失の少ない高効率モータを提供する。
【解決手段】永久磁石２４を挿入する２つの挿入孔部１２間を空隙部１３で接続して、全ての永久磁石２４の片側が空隙部１３、他方が連結部１４となるようにロータコア１１を形成し、ロータコアを１枚ごとに交互に空隙部と連結部とを入れ替えて積層して回転子鉄心２２とし、回転子鉄心２２の挿入孔部によって形成された軸方向の空間部２３に永久磁石２４を固着し、中央孔部１６に回転軸２５を装着した永久磁石埋込型ロータ２１である。
【選択図】図２

Description

本発明は、永久磁石をロータ内部に埋込むことにより、マグネットトルクのみならず、リラクタンストルクをも利用することにより、高効率を実現できる永久磁石埋込型モータに関する。

従来の永久磁石埋込型ロータについて、図を参照して説明する。図３において、３１は埋込磁石形モータのロータコア、３２はロータコア内部に挿入された永久磁石、３３はスリット、３４は長方形孔部３４である。ロータコア３１は、磁極間の漏洩磁束を低減するために、磁極間にスリット３３を設けることが一般的に実施されている。

一方、高速回転時に永久磁石埋込型ロータの薄肉部の遠心力による応力集中を軽減するため、ロータコア内における漏洩磁束を防止する抜き穴と軸穴との間に、略円弧状のスリットを形成すると共に、スリット内周と軸穴との間の径方向厚みを、ロータスロット内周と軸穴との間の径方向厚みに等しくするものが提案されている (例えば、特許文献１参照)。
特開２００２−３５４７２６号公報

解決しようとする問題点は、ロータコア内部における磁極間の漏洩磁束の発生である。マグネットトルクを有効に活用するためには、磁極間をできるだけ縮めて、なおかつ、漏洩磁束がないことが理想であるが、磁極間の漏洩磁束を低減するために磁極間を切り取れば、ロータコアが内外に切り離されて（分割されて）、ロータコアとして成立しなくなる。また、磁極間にスリットを設ける場合も、内外に分割されないように最小限繋げる必要があるため、漏洩磁束は減少するものの発生し、これ以上の効率の向上は望めない。

一方、高速回転時における遠心力による応力集中およびアンバランスが発生するという問題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、磁極間の漏洩磁束を低減させ、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制させ、高出力で損失の少ない高効率モータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、永久磁石を挿入する２つの挿入孔部間を空隙部で接続して、全ての永久磁石の片側が空隙部、他方が連結部となるようにロータコアを形成し、前記ロータコアを１枚ごとに交互に空隙部と連結部とを入れ替えて積層して回転子鉄心とし、前記回転子鉄心の挿入孔部によって形成された軸方向の空間部に永久磁石を固着することにより、磁極間の漏洩磁束を低減するとともに、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制することができる。

本発明の永久磁石埋込型ロータによれば、全ての永久磁石は、軸方向に交互に空隙部と連結部を有しているため、漏洩磁束を低減することができる。交互に空隙部と連結部とを入れ替えて積層しているので、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制できる。

また、ロータコアの連結部にスリットを設けることで、さらに漏洩磁束を小さくすることができる。

また、少なくとも一方の最外端面に配置するロータコアだけ永久磁石の挿入孔部をなくすことにより永久磁石の位置決めおよびズレを防止することができる。

また、ロータコアの外形を花びら型とすることで、コギングトルクを低下することができる。

永久磁石を挿入する２つの挿入孔部間を空隙部で接続して、全ての永久磁石の片側が空隙部、他方が連結部となるようにロータコアを形成し、この連結部にスリットを設け、前記ロータコアを１枚ごとに交互に空隙部と連結部とを入れ替えて積層して回転子鉄心とし、前記回転子鉄心の挿入孔部によって形成された軸方向の空間部に永久磁石を固着して永久磁石埋込型ロータを構成し、コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心の内側に配置する。

本発明の永久磁石埋込型ロータについて、図を参照しながら説明する。

図１は、本発明の永久磁石埋込型ロータに用いるロータコアの平面図の一例である。図１において、ロータコア１１は、永久磁石を挿入する２つの挿入孔部１２間を空隙部１３で接続して、全ての永久磁石の片側が空隙部１３、他方が連結部１４となるように形成している。

また、磁極間の連結部１４には、漏洩磁束が少なくなるようにスロット１５を設けており、２つの挿入孔部１２間を空隙部１３で接続する際に、スリット１５を含むように構成している。さらに、ロータコア１１の中心部には、中央孔部１６を設けており、ロータ完成後に回転軸が装着される。

次に、本発明の永久磁石埋込型ロータについて図を参照しながら説明する。図２において、まず、図１に示したロータコア１１を、１枚ごとに交互に空隙部１３と連結部１４とを入れ替えて軸方向に積層して回転子鉄心２２を形成する。

ロータコア１１の挿入孔部１２によって形成された回転子鉄心２２の軸方向の空間部２３に、磁極の異なる永久磁石２４を交互に接着剤で固着し、最後に回転軸２５を中央孔部１６に装着して永久磁石埋込型ロータ２１となる。

このように、ロータコア１１を１枚ごとに交互に空隙部１３と連結部１４とを入れ替えて軸方向に積層し、回転子鉄心２２の軸方向の空間部２３に、磁極の異なる永久磁石２４を交互に固着した構成に特徴があり、その他の構成には従来構成が適用できる。

この構成によって、１磁極当たりの空隙部が増加することとなり、漏洩磁束を低減できる。また、磁極連結部にスリットを設ければ、さらに漏洩磁束を低減できる。

同時に、１枚ごとに交互に空隙部と連結部とを入れ替えて軸方向に積層するため、磁気的なバランスが安定するとともに、機械的強度の面からも一箇所に応力が集中することがなくなり、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制することができる。

なお、図示はしないが、実施例１における永久磁石埋込型ロータの一方の最外端面だけ永久磁石の挿入孔部をなくしたロータコアを配置してもよく、永久磁石の軸方向端面を当接させて固着するだけで軸方向の位置規制が簡単にできる。

また、本発明の永久磁石埋込型モータ（図示せず）は、永久磁石埋込型ロータの構成に特徴があり、それ以外は従来のインナーロータ型モータの構成と同等であり、例えば、コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心の内側に、本発明の永久磁石埋込型ロータを配置して、回転軸を回転自在に支承すればよい。

これにより、漏洩磁束を低減して高出力、高効率を実現でき、高速回転時においては、遠心力による応力集中を軽減できるとともにアンバランスの発生を抑制できる。また、固定子鉄心の極歯形状と永久磁石の着磁に応じて、ロータコアの外周を１磁極ごとに対応した花びら型に形成すればコギングトルクを低減できる。

したがって、永久磁石埋込型ロータの磁極間における漏洩磁束を低減でき、高出力で損失の少ない高効率モータが得られる。また、高速回転時においては、応力集中の軽減とアンバランスの抑制が可能となり、安価で損失の少ない高効率の永久磁石埋込型モータが得られる。

本発明の永久磁石埋込型ロータおよびモータは、高出力化、高効率化に最適であり、高速回転で駆動する用途などに有用である。

本発明の実施例１におけるロータコアの平面図 本発明の実施例１における永久磁石埋込型ロータの平面断面図 従来例における永久磁石埋込型ロータの平面断面図

符号の説明

１１ ロータコア
１２ 挿入孔部
１３ 空隙部
１４ 連結部
１５ スロット
１６ 中央孔部
２１ 永久磁石埋込型ロータ
２２ 回転子鉄心
２３ 空間部
２４ 永久磁石
２５ 回転軸

Claims (5)

1. 磁極が交互に異なるように永久磁石を配置する永久磁石埋込型ロータにおいて、永久磁石を挿入する２つの挿入孔部間を空隙部で接続して、全ての永久磁石の片側が空隙部、他方が連結部となるようにロータコアを形成し、前記ロータコアを１枚ごとに交互に空隙部と連結部とを入れ替えて積層して回転子鉄心とし、前記回転子鉄心の挿入孔部によって形成された軸方向の空間部に永久磁石を固着したことを特徴とする永久磁石埋込型ロータ。
2. ロータコアの連結部にスリットを設けた請求項１に記載の永久磁石埋込型ロータ。
3. 少なくとも一方の最外端面に配置するロータコアだけ永久磁石の挿入孔部をなくした請求項１または請求項２に記載の永久磁石埋込型ロータ。
4. ロータコアの外周を１磁極ごとに対応した花びら型に形成してコギングトルクを低減する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の永久磁石埋込型ロータ。
5. コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心の内側に、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石埋込型ロータを配置した永久磁石埋込型モータ。

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