JP2020191710A - 埋込磁石型ロータおよび埋込磁石型ロータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、IPMモータ10は円筒状のケース11、円筒状のステータ12、出力軸13および円柱状のロータ14を有している。ステータ12はケース11の内周面に圧入された状態で固定されている。ステータ12の内周面には図示しない複数のティースが形成されている。これらティースには、それぞれ導線が巻回されることにより3相(U相,V相,W相)に対応するコイル12aが設けられている。出力軸13は図示しない軸受を介してケース11に対して回転可能に支持されている。ロータ14は出力軸13の外周に固定されている。ロータ14の外周面とステータ12の内周面との間には全周にわたってエアギャップGp(隙間)が形成されている。
図2に示すように、ロータ14は、複数枚の電磁鋼板20が積層されてなる円柱状のロータコア21、およびロータコア21の内部に埋め込まれた10個の永久磁石22を有している。
t2=tmin±ε …(A)
ただし、「tmin」は壁34の取り得る最小厚みである。最小厚みtminは、電磁鋼板20の磁石孔24に対応する孔の部分を打ち抜き加工することができる最小限の厚みの理論値であって、電磁鋼板20の厚みによって決まる値である。最小厚みtminは、たとえば電磁鋼板20の厚みから、その30%〜50%程度の値を減算した値に設定される。「ε」は製造公差であって、電磁鋼板20をたとえばプレスによって打ち抜き加工する際に使用する金型の精度などによって決まる値である。
つぎに、ロータ14の実施例と比較例1〜比較例4との比較を通じて、本実施の形態の作用を説明する。実施例および比較例1〜比較例4において、電磁鋼板20の厚みは同じであって、ここでは「0.5mm」に設定されている。また、ロータコア21の壁34,35は同様の作用を奏するため、ここではロータコア21の壁34による作用を主として説明し、壁35による作用についてはその詳細な説明を割愛する。
ここでは、曲面S2の半径R2は「1.0mm」、曲面S3の半径R3は「2.0mm」、曲面S4の半径R4は「2.9mm」に設定されている。
図8のグラフに示すように、ロータ14が1つの永久磁石22に対応する角度だけ回転したとき、IPMモータ10のエアギャップGp内の磁束密度は、ロータの回転角の変化に対して頂部が凹んだ滑らかな台形状に変化する。すなわち、ロータの回転角が0°を基準として増大するにつれて磁束密度は急激に増大する。その後、ロータの回転角が増大するにつれて、磁束密度は下に凸となる滑らかな凹状の曲線を描くかたちで減少から増大へ転じ、やがて急激に減少する。図8のグラフから、ロータ14の回転に対して、IPMモータ10のエアギャップGp内の磁束密度の分布が滑らかに変化することが見てとれる。
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ロータコア21の軸方向からみて、磁石孔24の第1の孔部31における外周側の内側面31aとロータコア21の外周面21aとの間の部分である壁34の厚みは、磁石孔24のU字内側からU字外側へ向かうにつれて徐々に薄くなるように設定されている。このため、壁34における磁気抵抗は、磁石孔24のU字内側からU字外側へ向かうに連れて徐々に大きくなる。永久磁石22から発せられる磁束が壁34におけるU字内側の部分を通りやすくなることにより、IPMモータ10におけるエアギャップGp内の磁束密度分布の高次成分、特に5次成分が低減する。したがって、IPMモータ10のコギングトルク、ひいてはトルク変動が抑制される。壁35によっても壁34と同様の作用および効果が得られる。
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・永久磁石22として、ボンド磁石に代えて、焼結磁石を採用してもよい。焼結磁石は、磁性粉末が高温で焼き固められてなる。
・図10(a)に示すように、ロータコア21に対して直方体状の永久磁石22をロータ14の軸方向からみてV字状をなすように埋め込んでもよい。この場合、永久磁石22が埋め込まれる磁石孔24は各々独立して設けてもよい。この場合、磁石孔24は、ロータコア21の中心側から周面側へ向けて延びる延設部分に相当する。また、図10(b)に示すように、永久磁石22はロータコア21の軸方向に直交する断面形状が角型のU字状をなしていてもよい。また、図示は割愛するが、永久磁石22はロータコア21の軸方向に直交する断面形状がV字状をなしていてもよい。
Claims (5)
- 円筒状のステータに対して相対回転可能に挿入される円柱状のコアと、前記コアに設けられた複数の磁石孔にそれぞれ埋め込まれる永久磁石とを備え、前記コアの軸方向からみて、前記磁石孔は前記コアの中心側から周面側へ向けて延びる延設部分を有している埋込磁石型ロータであって、
前記コアの軸方向からみて、前記延設部分の幅は前記コアの周面側へ向けて狭くならないように設定されるものであって、前記コアにおける前記磁石孔の延設部分と前記コアの周面との間の部分である壁の厚みは、前記コアの周方向において最も近く隣り合う他の磁石孔へ向かうにつれて薄くなるように設定されている埋込磁石型ロータ。 - 前記延設部分における前記コアの周面に対応する内側面は、前記他の磁石孔へ向かうにつれて徐々に前記コアの周面に近接するように設けられている請求項1に記載の埋込磁石型ロータ。
- 前記延設部分における前記コアの周面に対応する内側面は、前記他の磁石孔との境界部分の中間を通って前記コアの半径方向に沿って延びる極間線上に設定される中心点を中心とした円弧面である請求項2に記載の埋込磁石型ロータ。
- 円筒状のステータに対して相対回転可能に挿入される円柱状のコアと、前記コアに設けられた複数の磁石孔にそれぞれ埋め込まれる永久磁石とを備え、前記コアの軸方向からみて、前記磁石孔は前記コアの中心側から周面側へ向けて延びる延設部分を有している埋込磁石型ロータの製造方法であって、
前記コアの軸方向からみて、前記延設部分の幅は前記コアの周面側へ向けて狭くならないように設定する一方、前記コアにおける前記磁石孔の延設部分と前記コアの周面との間の部分である壁の厚みは、モータトルクとトルク変動とを考慮して、前記コアの周方向において最も近く隣り合う他の磁石孔へ向かうにつれて薄くなるように設定する埋込磁石型ロータの製造方法。 - 前記コアは電磁鋼板が積層されてなるものであって、
前記壁における最も薄い部分である最薄部の厚みは、前記電磁鋼板を打ち抜き加工することができる最小限の厚み、および前記電磁鋼板の製造公差に基づき設定する請求項4に記載の埋込磁石型ロータの製造方法。
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