JP2018196216A - 内蔵式永久磁石モータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁束漏れを低減し、コギングトルクを低減できて、制御の精度を向上させるとともに騒音を低減できる内蔵式永久磁石モータを提供すること。【解決手段】回転子２０は、コア部２１と複数の収納溝２２と複数の非磁性部２３とを含む。複数の収納溝２２は回転子２０の曲率中心を中心として、等角度間隔にコア部２１の上に設けられている。放射状に配列されている永久磁石３０の近軸端の内側に介在する対をなす非磁性部２３の間に、適切な所定の最小厚さを有する磁性部位がそれぞれ設けられている。【選択図】図１

Description

本発明はモータに関し、特に内蔵式永久磁石モータに関する。

近年、回転モータでは磁石内蔵式の技術の採用がますます普及していき、磁石が回転子の珪素鋼板の中に位置されるので、磁石の抜け出し防止や磁石の滅磁のリスクを低減できるが、磁束漏れという欠点があるから、磁石内蔵式の回転子の技術分野において、磁束漏れの低減技術についても鋭意検討を行っている。

具体的には、磁束漏れを低減するように、磁束漏れの低減を目指す従来技術として、放射式の内蔵式回転子の磁石の近軸端の側に対称的な不規則五角形凹溝が設置される欧州特許局で開示されたＥＰ２２０１６６３Ｂ１号の回転子技術特許、または放射式の内蔵式回転子の磁石の近軸端の側に対称的な三角形凹溝が設置される日本国特許ＪＰ３４２５１７６Ｂ２号で開示された回転子技術、或は放射式の内蔵式回転子の磁石の遠軸端の側に平坦化面の平坦部が設置される日本特許ＪＰ５９５４２７９Ｂ２号が挙げられる。

ただし、上記の従来技術では磁束漏れを低減できるが、その效果が十分とは言えず、改善の余地が存在する。

そこで、本発明は、磁束漏れを低減し、コギングトルクを低減できて、制御の精度を向上させるとともに騒音を低減できる内蔵式永久磁石モータを提供することを主な目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明が提供する内蔵式永久磁石モータにおいて、放射状に配列されている永久磁石の近軸端の内側に介在する対をなす非磁性部の間に、及び永久磁石の遠軸端の外側に、適切な所定の最小厚さを有する磁性部位がそれぞれ設けられている。

内蔵式永久磁石モータは固定子と、回転子と複数の永久磁石を含む。さらに、回転子は固定子の内に位置し、固定子との間にエアギャップ距離（Ｈ）を有し、かつコア部と、回転子の曲率中心を中心として等角度間隔にコア部の上に設けられている複数の収納溝と、それぞれ対をなして各収納溝における回転子の曲率中心に対応する一端に配置され、かつ各収納溝の中心線を中心として対称的に配置されている複数の非磁性部とを含む。コア部は２つの永久磁石の間における隣り合う２つの非磁性部の間に介在され、以下の式I：Ｈ≦Ｄ１≦（４*Ｈ）を満たす第１の距離（Ｄ１）を有する複数の第１の磁性部を含む。永久磁石はそれぞれ各収納溝の内に設置されている。

また、各永久磁石の曲率中心の近くの２つの角部は前記２つの隣り合う非磁性部の内に位置する。

また、各第１の磁性部はすべて第１の距離を有し、かつ２つの隣り合う非磁性部は互いに平行な縁を含むことが好ましい。

また、第１の磁性部において一部の部位のみ第１の距離を有し、かつ２つの隣り合う非磁性部は円弧状の縁を含むことが好ましい。

また、コア部は各永久磁石にそれぞれ対応する複数の凹部を含み、かつ各凹部の底部にエンドポイントを有することが好ましい。

なお、コア部は、それぞれ各永久磁石とコア部の周側円環面との間に介在され、各永久磁石とエンドポイントで定義され、かつ以下の式I I：（Ｈ−０．１５ＭＭ）≦Ｄ２≦（２*Ｈ）を満たす第２の距離（Ｄ２）を有する複数の第２の磁性部を含む。

また、第２の距離は永久磁石とコア部の周側円環面との間の最短距離である。

本発明の一実施例の径方向の断面図である。 図１におけるＡ領域の一部の拡大図である。 図１におけるＢ領域の一部の拡大図である。 本発明の一実施例の磁力線を示す図である。 本発明の他の実施例の一部の模式図である。

本発明の一実施例の径方向の断面図を示す図１を参照する。内蔵式永久磁石モータは固定子（１０）と、回転子（２０）と複数の永久磁石（３０）を含む。回転子（２０）は固定子（１０）の内に収納され、かつ回転子（２０）と固定子（１０）との間にエアギャップ距離（Ｈ）を有する。複数の永久磁石（３０）は回転子（２０）の上に設置されている。

回転子（２０）はコア部（２１）と、複数の収納溝（２２）と複数の非磁性部（２３）を含む。コア部（２１）は磁性材料からなるシートで積層されてなるものである。複数の収納溝（２２）は回転子（２０）の曲率中心を中心として、等角度間隔にコア部（２１）の上に設けられている。複数の非磁性部（２３）はそれぞれ対をなして各収納溝（２２）における回転子（２０）の曲率中心に対応する一端に配置され、かつ各対の非磁性部（２３）は収納溝（２２）の中心線を中心として対称的に配置されている。

更に説明すると、各収納溝（２２）は矩形の収納溝であって、各対の非磁性部（２３）はそれぞれの矩形の収納溝（２２）の回転子（２０）の曲率中心の近くの２つの角部に配置されている。永久磁石（３０）はそれぞれ収納溝（２２）の内に設置され、かつ各永久磁石（３０）の中心寄りの近軸端（３１）の２つの角部は隣り合う非磁性部（２３）の間の空間に位置することができる。

図１と、図１におけるＡ領域の一部の拡大図である図２と、図１におけるＢ領域の一部の拡大図である図３を参照する。コア部（２１）は複数の第１の磁性部（２１１）と複数の第２の磁性部（２１２）を含む。

各第１の磁性部（２１１）は２つの永久磁石（３０）の間の２つの隣り合う非磁性部（２３）の間に介在され、かつ第１の距離（Ｄ１）を有する。第１の距離（Ｄ１）は２つの隣り合う非磁性部（２３）の互いに平行な縁で定義されるので、２つの隣り合う非磁性部（２３）の間の距離はすべて同一の第１の距離（Ｄ１）になる。

各第２の磁性部（２１２）は各永久磁石（３０）とコア部（２１）の周側円環面との間に介在され、コア部（２１）の周側円環面における各永久磁石（３０）に対応する箇所に凹部（２４）があり、かつ凹部（２４）の底部にエンドポイント（Ｐ）を有する。各第２の磁性部（２１２）は、各永久磁石（３０）の遠軸端（３２）とエンドポイント（Ｐ）で定義され、各永久磁石（３０）とコア部（２１）の周側円環面との間の最短距離である第２の距離（Ｄ２）を有する。

本実施例において、各第１の磁性部（２１１）の第１の距離（Ｄ１）は以下の式Iを満たし、すなわちエアギャップ距離（Ｈ）以上、４倍のエアギャップ距離（Ｈ）以下であるとともに、各第２の磁性部（２１２）の第２の距離（Ｄ２）は以下の式I Iを満たし、すなわちエアギャップ距離（Ｈ）から０．１５ＭＭを差し引いた距離以上、２倍のエアギャップ距離（Ｈ）以下である。
式I：Ｈ≦Ｄ１≦（４*Ｈ）
式I I：（Ｈ−０．１５ＭＭ）≦Ｄ２≦（２*Ｈ）

本発明の実施例の磁力線を示す図４を参照する。図４に示す磁力線の図から見て、第１の磁性部（２１１）及び第２の磁性部（２１２）の何れも２本以下の磁力線であるので、第１の磁性部（２１１）及び第２の磁性部（２１２）の設計による磁束漏れを低減する効果が明らかであろう。それと同時に、具体的な数値で比較しようとすると、以下の表に示すように、本実施例は従来のＪＰ５９５４２７９Ｂ２よりも高い効果が現れる。

上記の実施例では１０ポーラを例にして説明したが、ポーラゾーンの数が本発明の制限にならず、本発明の効果にも影響を与えなく、例えば、磁場領域の数が４極や８極などであっても本発明の効果も実現できる。

本発明の他の実施例の一部の模式図を示す図５を参照する。本実施例において、各第１の磁性部（２１１Ａ）は２つの永久磁石（３０Ａ）の間の２つの隣り合う非磁性部（２３Ａ）の間に介在され、かつ２つの隣り合う非磁性部（２３Ａ）の縁は円弧状になる。したがって、第１の距離（Ｄ１）は２つの隣り合う非磁性部（２３Ａ）の間の最短距離であって、エアギャップ距離（Ｈ）以上、４倍のエアギャップ距離（Ｈ）以下である。本実施例の非磁性部（２３Ａ）が異なる形状を有しても、第１の距離（Ｄ１）が上記の同じ条件を満たせば上記した効果と同じ効果を実現でき、換言すれば、各非磁性部の形状が変更しても、本発明による効果に影響を与えない。

Claims (10)

1. 固定子と、
   コア部と、それぞれ前記回転子の曲率中心を中心として等角度間隔に前記コア部の上に設けられている複数の収納溝と、それぞれ対をなして各前記収納溝における前記回転子の曲率中心に対応する一端に配置され、かつ各前記収納溝の中心線を中心として対称的に配置されている複数の非磁性部とを含み、前記固定子の内に位置し、前記固定子との間にエアギャップ距離（Ｈ）を有する回転子と、
   それぞれ各前記収納溝の内に設置されている複数の永久磁石と、を含む内蔵式永久磁石モータにおいて、
   前記コア部は、２つの前記永久磁石の間における隣り合う２つの非磁性部の間に介在され、以下の式Iを満たす第１の距離（Ｄ１）を有する複数の第１の磁性部を含む
   ことを特徴とする内蔵式永久磁石モータ。
   式I：Ｈ≦Ｄ１≦（４*Ｈ）
2. 各前記永久磁石の前記曲率中心に近く２つの角部は前記２つの隣り合う非磁性部に位置することを特徴とする請求項１に記載の内蔵式永久磁石モータ。
3. 各前記第１の磁性部はすべて前記第１の距離を有することを特徴とする請求項１に記載の内蔵式永久磁石モータ。
4. 前記２つの隣り合う非磁性部は互いに平行な縁を含むことを特徴とする請求項３に記載の内蔵式永久磁石モータ。
5. 前記第１の磁性部において一部の部位のみ前記第１の距離を有することを特徴とする請求項１に記載の内蔵式永久磁石モータ。
6. 前記２つの隣り合う非磁性部は円弧状の縁を含むことを特徴とする請求項５に記載の内蔵式永久磁石モータ。
7. 前記コア部は各前記永久磁石にそれぞれ対応する複数の凹部を含むことを特徴とする請求項１に記載の内蔵式永久磁石モータ。
8. 各前記凹部の底部にエンドポイントを有することを特徴とする請求項７に記載の内蔵式永久磁石モータ。
9. 前記コア部は、それぞれ各前記永久磁石と前記コア部の周側円環面との間に介在され、各前記永久磁石と前記エンドポイントで定義されかつ以下の式I Iを満たす第２の距離（Ｄ２）を有する複数の第２の磁性部を含むことを特徴とする請求項８に記載の内蔵式永久磁石モータ。
   式I I：（Ｈ−０．１５ＭＭ）≦Ｄ２≦（２*Ｈ）
10. 前記第２の距離は各前記永久磁石と前記コア部の周側円環面との間の最短距離であることを特徴とする請求項９に記載の内蔵式永久磁石モータ。