JP2014217101A - 永久磁石電動機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1実施形態による永久磁石電動機100の径方向断面図である。図2は回転子1の斜視図である。回転子1は回転子鉄心2および永久磁石3によって構成されており、シャフト7に挿入される出力軸を介して外部に動力を伝達する。回転子鉄心2には磁石挿入孔4が周方向に4か所形成され、それぞれに永久磁石3が挿入されている。磁石挿入孔4には、永久磁石3の位置決めをするための突起5が形成されている。回転子鉄心2は軸方向に積み重ねた積層鋼板で構成しても良いし、圧粉磁心などで構成しても良いし、アモルファス金属などで構成しても良い。回転子1を構成する回転子鉄心2には磁石挿入孔4(不図示)が4か所設けられ、それぞれに永久磁石3が挿入されている。回転子1の外周方向に空隙を介して固定子50が配置されている。固定子50にはティース51と固定子スロット53が形成されており、固定子スロット53には巻線52が挿入されている。巻線52は電力変換装置(不図示)に接続され、三相交流電流が巻線52に流れることにより回転子1が回転駆動する。
(1)回転子鉄心2の永久磁石3の径方向外周側の、同一極内に配置された両側方の突起5に挟まれる範囲に、周方向にスリット8が並設されるようにした。これにより、この経路を通る減磁磁界23、24が弱まり、突起5に印加される減磁磁界21を低減させることができ、永久磁石3の減磁耐力を向上させることができる。
(2)スリット8と磁石挿入孔4との最短距離Yが、スリット8と回転子鉄心2の外周面の最短距離Zよりも大きく設定されるようにした。これにより、スリット8と回転子鉄心2の外周面に挟まれた回転子磁路12に印加される減磁磁界23が大きいときに、永久磁石3の周方向端部近傍に印加される減磁磁界21が低減され、もって、永久磁石3の周方向端部が減磁するのを防ぐことができる。
第1実施形態では、回転子1の一極に付き、スリット8が2か所周方向に並設されている場合を述べたが、スリット8を3か所以上周方向に並設されるようにすることも可能である。図5は、第1実施形態の変形例として、スリット8が周方向に4か所並設されたものを示したものである。説明の都合上、スリット8の符号を図示左端のものからスリット8c、8d、8e、8fと付け直した。この場合において、Y、Zに関してはスリット8が2か所形成されている場合と同様である。具体的には、磁石挿入孔4とスリット8c〜8fのそれぞれの最短距離Y1、Y2、Y3、Y4のうちの最小値をYとすればよく、回転子鉄心2の外周面とスリット8c〜8fのそれぞれの最短距離Z1、Z2、Z3、Z4のうちの最小値をZとすればよい。スリット8が2か所形成されているときと同様に、Y>Zという制限条件を課すことで、減磁磁界21の増大を防いで永久磁石3の端部の減磁を防ぎ、永久磁石3の減磁耐力を向上させることができる。
第1実施形態やその変形例では、突起5に起因する減磁磁界21をスリット8で低減させることで永久磁石3の減磁耐力を向上させることについて述べた。永久磁石3の端部の不可逆減磁の原因が突起5にあるため、突起5を取り去れば永久磁石3の減磁耐力をさらに向上させることができる。しかし、適切に取り去らないと突起5の本来の効果である、永久磁石3の位置決めをする効果を失ってしまう。本実施形態では、永久磁石3の位置決めをする効果を失うことなく、突起5の数を減らすことについて述べる。なお、本実施形態における固定子50や巻線52等の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明は省略する。
第2実施形態において、例えば、回転子鉄心2及び回転子鉄心13を軸方向に積み重ねた積層鋼板で構成させたとき、積層鋼板を量産するプレス機に用いる金型が2種類必要となる等、量産性に優れない。この課題に対する解決策を第3実施形態として以下に述べる。ところで、回転子鉄心2の磁石挿入孔4に形成された突起5は、挿入される永久磁石3の四隅のそれぞれに形成されている。永久磁石3の両端に1つずつ突起5があれば、永久磁石3の位置決めをすることは可能だが、このように突起5を四隅のそれぞれに形成する方が、永久磁石3の位置決め効果は高くなる。本実施形態は、永久磁石3の四隅のそれぞれに突起5を配置することも課題としている。なお、本実施形態における固定子50や巻線52等の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明は省略する。
第3実施形態では、永久磁石3の四隅の位置決めをするように突起5を配置したが、上述のように、突起5は永久磁石3の両端に一つずつ配置されていれば足りる。この一例を、第4実施形態として以下に述べる。なお、本実施形態における固定子50や巻線52等の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明は省略する。
Claims (3)
- 周方向に沿って複数の磁石挿入孔が形成された回転子鉄心、および、前記複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石を有する回転子と、
周方向に沿って複数のスロットが形成された固定子鉄心、および、前記複数のスロットに挿入された巻線を有する固定子と、を備え、
前記磁石挿入孔には、前記永久磁石の周方向側方の各々に空隙が形成されるように、前記永久磁石の周方向両端を位置決めする複数の突起が軸方向の少なくとも一部に形成され、
前記回転子鉄心の前記永久磁石の径方向外側に位置する領域で、かつ、前記永久磁石の周方向両端の前記突起で挟まれる領域に、複数のスリットが周方向に並設され、
前記スリットと前記磁石挿入孔との最短距離は、前記スリットと前記回転子鉄心の外周面との最短距離よりも大きく設定されることを特徴とする永久磁石電動機。 - 請求項1に記載の永久磁石電動機において、
前記回転子鉄心は、前記磁石挿入孔の一部を構成するとともに前記突起が形成された第1磁石挿入孔が複数形成された第1分割回転子鉄心と、前記磁石挿入孔の一部を構成するとともに前記突起が形成されていない第2磁石挿入孔が複数形成された第2分割回転子鉄心とを有し、
前記第1および第2分割回転子鉄心は、前記第1磁石挿入孔と前記第2磁石挿入孔とが軸方向に一致するように積層されることを特徴とする永久磁石電動機。 - 請求項1に記載の永久磁石電動機において、
前記回転子鉄心は、前記磁石挿入孔の一部を構成するとともに前記永久磁石の周方向の一端を位置決めする第1突起が形成された第1磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔の一部を構成するとともに前記永久磁石の周方向の他端を位置決めする第2突起が形成された第2磁石挿入孔と、が設けられた分割回転子鉄心を軸方向に複数積層したものであって、
前記複数の分割回転子鉄心のうちの一対は、一方の前記分割回転子鉄心の前記第1磁石挿入孔と、他方の前記分割回転子鉄心の前記第2磁石挿入孔とが軸方向に一致するように積層され、
前記第1磁石挿入孔の前記第1突起と、前記第2磁石挿入孔の前記第2突起とが協働して、前記永久磁石の周方向両端が位置決めされることを特徴とする永久磁石電動機。
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