JP4566319B2

JP4566319B2 - 永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子

Info

Publication number: JP4566319B2
Application number: JP2000067525A
Authority: JP
Inventors: 浩樹松原; 義光大川; 裕治中原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP2001258187A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、永久磁石型モータで使用される回転子に関し、特に、回転子鉄心の内部に複数個の永久磁石を備えた永久磁石埋め込み型回転子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な永久磁石埋め込み型回転子は、図１０に示されているように、回転軸１０１と、鉄心１０２と、永久磁石１０３によって構成されている。鉄心１０２の中心部には回転軸１０１が嵌入されている。鉄心１０２の外周近傍には永久磁石埋め込み用穴１０４が形成されており、永久磁石埋め込み用穴１０４に永久磁石１０３が埋め込まれている。
【０００３】
永久磁石１０３は、永久磁石埋め込み用穴１０４に収容可能な大きさに形成されている。永久磁石１０３を永久磁石埋め込み用穴１０４に埋め込む際には、永久磁石１０３の表面に接着剤が塗布され、接着剤によって永久磁石埋め込み用穴１０４に永久磁石が接着固定される。永久磁石１０３の固定に接着剤が使用できない場合には、永久磁石１０３は永久磁石埋め込み用穴１０４と隙間なく形成され、永久磁石１０３を永久磁石埋め込み用穴１０４に埋め込む際には、永久磁石１０３を空圧装置等により加圧し、永久磁石埋め込み用穴１０４に強制的に圧入することが行われる。
【０００４】
この他、たとえば、特開平９−３０８１４９号公報に開示されているように、別部品を、磁石端面に圧入し、永久磁石の固定を行う永久磁石埋め込み型回転子が知られている。図１１はその永久磁石埋め込み型回転子を示している。この永久磁石埋め込み型回転子では、鉄心２０２の永久磁石埋め込み用穴２０４に永久磁石２０３を挿入した後、磁石固定部材２０５によって永久磁石２０３を鉄心２０２に固定している。この磁石固定部材２０５による永久磁石２０３の固定は、磁石固定部材２０５に形成されたテーパ状のピン２０６を永久磁石２０３の片側の端面に圧入することにより、永久磁石２０３を押し当て部２０７に押し付けることにより固定している。
【０００５】
また、特開平９−２００９８２号公報に開示されているような永久磁石埋め込み型回転子も知られている。図１２はその永久磁石埋め込み型回転子を示している。この永久磁石埋め込み型回転子では、積層された鉄心３０２の永久磁石埋め込み用穴３０４部分に突起３０７を有する突起付鉄心３０２ａを１枚加えて積層構造の回転子コア３０１を形成し、永久磁石埋め込み用穴３０４における半径方向外側壁面３０５を永久磁石３０３に圧接させるように、少なくとも１枚の鉄心３０２を半径方向内側に変形することで、永久磁石３０３を回転子コア３０１に固定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の永久磁石埋め込み型回転子では、永久磁石１０３が永久磁石埋め込み用穴１０４に収容可能な大きさに形成されているため、永久磁石の固定位置が一定に定まらず、回転子のアンバランス量が増加するという問題があった。また、永久磁石１０３が、永久磁石埋め込み用穴１０４に埋め込む際に、接着剤が削ぎ取られるなどして接着層の厚さを安定的に確保できず、永久磁石１０３が剥がれる等の信頼性の欠如につながるという問題があった。
【０００７】
接着剤を介さずに永久磁石１０３を永久磁石埋め込み用穴１０４に強制的に圧入するような従来の永久磁石埋め込み型回転子では、永久磁石１０３が焼結物であって脆いために、永久磁石１０３の圧入時に永久磁石埋め込み用穴１０４の壁面との接触により永久磁石１０３に欠けや傷が生じ易い。また、永久磁石１０３の表面に防錆等のためにコーティングが施されている場合には、そのコーティングが剥がれ易い。また、永久磁石１０３と永久磁石埋め込み用穴１０４の寸法上の整合性を得るため、永久磁石１０３の寸法精度の向上が必要であるなどの問題があった。
【０００８】
特開平９−３０８１４９号公報に示されているように従来の永久磁石埋め込み型回転子では、永久磁石２０３は半径方向には固定されないため、実際には接着剤との併用が必要となり、しかも永久磁石２０３の周方向の固定は永久磁石２０３を一方向に押し付けるため、特性ばらつき及びアンバランス量の増加原因となるという問題がある。
【０００９】
また、特開平９−２００９８２号公報に示されているように従来の永久磁石埋め込み型回転子では、永久磁石３０３は周方向には確実に固定されないため、接着剤との併用が必要であり、永久磁石３０３の半径方向の固定は、鉄心３０２で永久磁石３０３を一方向に押し付け、鉄心３０２が変形する事による固定であるが、鉄心３０２を変形させるために加えられた圧力が開放されると、スプリングバックにより、鉄心３０２の変形量が減少し、永久磁石３０３を完全に固定できないという問題がある。
【００１０】
この発明は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、回転子のアンバランス量を抑制し、接着剤を使用することなく、永久磁石の欠けや傷、コーティングの剥がれ無しに、永久磁石が安定的に固定される構造の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、回転子積層鉄心の円周方向に回転子の極数分等間隔に設けられ、鉄心周方向に長く軸方向に貫通する矩形の永久磁石埋め込み用穴を有し、前記永久磁石埋め込み用穴のそれぞれに、磁極面を鉄心径方向とする永久磁石が、隣接するもの同士の磁極の向きが逆になるように装着される永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子において、前記永久磁石埋め込み用穴の周方向両端部の径方向内側又は外側のいずれかに、周方向外側に傾斜する永久磁石位置決め用突起片が形成され、当該永久磁石位置決め用突起片の、前記永久磁石端部方向への折り曲げによって前記永久磁石が前記回転子積層鉄心に固定されるものである。
【００１２】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、前記永久磁石位置決め用突起片の折り曲げ側の根元部分の回転子積層鉄心に切欠け部が形成されているものである。
【００１３】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、前記永久磁石位置決め用突起片の周方向の巾をＡとした場合、巾Ａが０．３ｍｍ＜Ａ＜１．５ｍｍの関係になるように形成されているものである。
【００１４】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、前記永久磁石位置決め用突起片と永久磁石埋め込み用穴の長辺との角度をθとした場合、９５°＜θ＜１８０°の関係になるように形成されているものである。
【００１５】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、軸方向端部の少なくとも１枚の回転子積層鉄心の永久磁石位置決め用突起片が、永久磁石挿入前に、永久磁石の軸方向端面に重なるように、予め折り曲げられているものである。
【００１６】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、永久磁石埋め込み用穴に永久磁石が挿入されて永久磁石位置決め用突起片の折り曲げが行われた後、軸方向端部の永久磁石がない部分に位置する永久磁石位置決め用突起片が、永久磁石の軸方向端面に重なるように、さらに深く折り曲げられているものである。
【００１７】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、前記永久磁石位置決め用突起片は少なくとも永久磁石を固定可能な強度が得られる枚数の回転子積層鉄心にのみに形成されているものである。
【００１８】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、前記永久磁石に接着剤が塗布されているものである。
【００１９】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、前記永久磁石がネオジウム系希土類磁石であるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、この発明にかかる永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
実施の形態１．
図１、図２は、この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１および永久磁石埋め込み型モータを示している。永久磁石埋め込み型モータは、固定子１０と、永久磁石埋め込み型回転子２０と、永久磁石埋め込み型回転子２０を支持する回転軸４０と、軸受部材４１と、外側構造体４２とで構成されている。
【００２２】
固定子１０は、珪素鋼板を所定の形状、たとえば、内周面に３６個のスロット開口部１１を備えた形状に打ち抜いて積層した固定子積層鉄心１２に、三相巻線１３を施されており、リード線１４により電源ユニットに接続されるように構成されている。固定子鉄心１２のスロット開口部１１の個数と極数は、特性を考慮して適宜決定される。
【００２３】
永久磁石埋め込み型回転子２０は、所定の形状に打ち抜かれた珪素鋼板の積層体よりなる回転子積層鉄心２２と、回転子積層鉄心２２に極数分、形成された磁石埋め込み用穴２４に埋め込み装着された極数分の永久磁石２３とで構成される。永久磁石２３はネオジウム系希土類磁石で構成することができる。
【００２４】
図３は、４極の場合の永久磁石埋め込み型回転子２０を示している。永久磁石埋め込み型回転子２０は回転子積層鉄心２２と永久磁石２３とで構成されている。回転子積層鉄心２２は、円周方向に回転子の極数４つ分、等間隔に設けた周方向に長く径方向に短く軸方向に貫通する矩形の磁石埋め込み用穴２４を４個形成され、この磁石埋め込み用穴２４のそれぞれに、磁極面を鉄心径方向とする永久磁石が、隣接するもの同士の磁極の向きが逆になるように装着されている。
【００２５】
永久磁石２３は、永久磁石埋め込み用穴２４に収容可能な大きさに形成されており、磁石埋め込み用穴２４の周方向両端部の径方向内側に、周方向外側に傾斜する永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５が一体成形されている。永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５が容易に折り曲げ可能なように、突起片２５の折り曲げ側の根元部分の回転子積層鉄心には切欠け部２６が形成されている（図４参照）。
【００２６】
永久磁石２３の位置決め固定は、図４に示されているように、永久磁石埋め込み用穴２４に永久磁石２３を嵌め込んだ後に、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５を工具で永久磁石２３の端面側に折り曲げることにより、接着剤を用いずに行われる。特に、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５を折り曲げる際、両側を同じように折り曲げれば、永久磁石埋め込み用穴２４の中央および径方向外側に永久磁石２３が固定されるようになり、永久磁石組み付けによる回転子２０のアンバランス量を低減できる。
【００２７】
永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５を折り曲げる場合、当該突起片２５を永久磁石２３に全面が接触するまで折り曲げるのではなく、突起片２５を永久磁石２３に接触させる部分は、図４に示されているように、永久磁石２３の角部分２３ａのみとする。こうすることで、永久磁石２３の大きさにばらつきがある場合でも、スプリングバックによる固定強度の低下が発生せず、安定的に固定強度を得ることができ、また折り曲げ過ぎによる永久磁石２３の破損等を防止できる。
【００２８】
永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５の周方向の巾をＡとした場合、０．３ｍｍ＜Ａ＜１．５ｍｍの関係になるように突起片２５が形成されていることが望ましい。突起片２５の周方向の巾Ａが、０．３ｍｍ以下であると、必要とされる永久磁石２３の固定強度を得ることができず、これに対し、周方向の巾Ａが１．５ｍｍ以であると、突起片２５を折り曲げるために必要となる力が大きくなり、永久磁石２３に傷を付ける原因となる。
【００２９】
根元部分に切欠け部２６を有した永久磁石位置決め用突起片２５と永久磁石埋め込み用穴２４の長辺とがなす角度をθとした場合、９５°＜θ＜１８０°の関係になるように形成されていることが望ましい。角度θが、９５°以下であると、必要な永久磁石２３の固定強度を得ることができず、また折り曲げ過ぎによる永久磁石２３の破損等が問題となる。これに対し、角度θが１８０°以上であると、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５の変形量が大きくなりすぎ、当該突起片２５の破損が問題となる。
【００３０】
なお、上述の実施の形態では、回転子の外径形状を真円を適用したが、この発明による永久磁石埋め込み型回転子はそれに限らず、如何なる外径形状の永久磁石埋め込み型回転子にも有効である。
【００３１】
なお、上述の実施の形態では、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５を永久磁石埋め込み用穴２４の径方向内側に形成したが、この発明による永久磁石埋め込み型回転子は、それに限らず、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５を永久磁石埋め込み用穴２４の径方向外側に形成した永久磁石埋め込み型回転子にも有効である。
【００３２】
また、図５に示されているように、永久磁石２３を永久磁石埋め込み用穴２４に挿入する前に、永久磁石２３が通過できない巾、換言すれば、永久磁石２３の軸方向端面に重なるように、端部の数枚の回転子積層鉄心２２の永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５を予め折り曲げておくことにより、永久磁石２３の軸方向の位置決めが可能となる。
【００３３】
また、図６に示されているように、永久磁石２３を永久磁石埋め込み用穴２４に挿入し、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５を折り曲げた後、軸方向端部の永久磁石２３が存在しない数枚の回転子積層鉄心２２の永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５を、永久磁石２３の軸方向端面に重なるように、さらに深く折り曲げることにより、永久磁石２３の軸方向の固定を行うことができる。
【００３４】
実施の形態２．
図７、図８は、この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態２を示している。この実施の形態では、上述の実施の形態に加えて、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５が、すべての回転子積層鉄心２２にではなく、少なくとも永久磁石２３の固定強度が確保できる最小限の回転子積層鉄心２２のみに設けられている。これにより、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５の折り曲げに必要となる力を軽減でき、折り曲げ設備を安価に得ることが可能となる。
【００３５】
実施の形態３．
図９は、この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態３を示している。この実施の形態では、上述の実施の形態に加えて、永久磁石２３に接着剤２７が塗布され、この永久磁石２３を永久磁石埋め込み用穴２４に埋め込むことにより、永久磁石２３が固定されている。この場合には、永久磁石２３を、さらに強固に固定することが可能となり、また、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５の折り曲げ後に形成される永久磁石２３と永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５との間に生じる空間２８および永久磁石位置決め用切欠け付き突起片２５の切欠け部２６に接着剤２６が溜まることで、さらに強固に永久磁石２３を固定することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による永久磁石埋め込み型回転子によれば、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片を折り曲げることにより、接着剤を用いず、永久磁石の欠けや傷、コーティング剥がれを生じることなく、永久磁石の固定が行われ、しかも永久磁石埋め込み用穴の中央および径方向外側又は径方向内側に永久磁石を固定できるから、アンバランス量を低減することができる。また、この発明による永久磁石埋め込み型回転子によれば、新たに部品を設けず、容易に永久磁石を強固に固定でき、アンバランス量も少ないことから、製造が容易で、自動化に適した安価な永久磁石埋め込み型回転子を得ることができる。
【００３７】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子によれば、永久磁石位置決め用突起片の折り曲げ側の根元部分の回転子積層鉄心に切欠け部が形成されているから、永久磁石固定のための永久磁石位置決め用突起片の折り曲げが容易に行われる。
【００３８】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子によれば、永久磁石位置決め用突起片は、周方向の巾Ａが０．３ｍｍ＜Ａ＜１．５ｍｍの関係になるように形成されているから、所要の固定強度を得ることができ、しかも突起片の折り曲げに大きな力が必要でなく、永久磁石に傷を付けることがない。
【００３９】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子によれば、永久磁石位置決め用突起片と永久磁石埋め込み用穴の長辺との角度をθとした場合、９５°＜θ＜１８０°の関係になるように形成されているから、必要な永久磁石の固定強度を得ることができ、しかも永久磁石位置決め用切欠け付き突起片の変形量が大きくなりすぎることがなく、当該突起片の破損が問題となることがない。
【００４０】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子は、軸方向端部の少なくとも１枚の回転子積層鉄心の永久磁石位置決め用突起片が、永久磁石挿入前に、永久磁石の軸方向端部に重なるように、予め折り曲げられているから、永久磁石の軸方向の位置決めが行われる。
【００４１】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子によれば、永久磁石埋め込み用穴に永久磁石が挿入されて永久磁石位置決め用突起片の折り曲げが行われた後、軸方向端部の永久磁石がない部分に位置する永久磁石位置決め用突起片が、永久磁石の軸方向端部に重なるように、さらに深く折り曲げられているから、永久磁石の軸方向の固定が行われる。
【００４２】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子によれば、永久磁石位置決め用突起片は少なくとも永久磁石を固定可能な強度が得られる枚数の回転子積層鉄心にのみに形成されているから、永久磁石位置決め用切欠け付き突起片の折り曲げに必要となる力を軽減でき、折り曲げ設備を安価に得ることができる。
【００４３】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子によれば、永久磁石に接着剤が塗布されているから、さらに強固な永久磁石の固定強度を得ることができる。
【００４４】
つぎの発明による永久磁石埋め込みモータの回転子によれば、永久磁石がネオジウム系希土類磁石であるから、所要の永久磁石特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による永久磁石埋め込み型回転子を組み込んだ永久磁石モータの実施の形態１を示す軸方向断面側面図である。
【図２】この発明による永久磁石埋め込み型回転子を組み込んだ永久磁石モータの実施の形態１を示す軸に対して垂直方向の断面図である。
【図３】この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１を示す正面図である。
【図４】この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１を示す永久磁石位置決め用切欠け付き突起部の部分拡大正面図である。
【図５】この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１を示す永久磁石位置決め用切欠け付き突起部の部分拡大斜視図である。
【図６】この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態１を示す永久磁石位置決め用切欠け付き突起部の部分拡大斜視図である。
【図７】この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態２を示す永久磁石位置決め用切欠け付き突起部の部分拡大正面図である。
【図８】図７に示したＸ−Ｘ断面図である。
【図９】この発明による永久磁石埋め込み型回転子の実施の形態３を示す永久磁石位置決め用切欠け付き突起部の部分拡大正面図である。
【図１０】従来における永久磁石埋め込み型回転子の構造を示す正面図である。
【図１１】従来における永久磁石埋め込み型回転子の構造を示す正面図である。
【図１２】従来における永久磁石埋め込み型回転子の構造を示す正面図である。
【符号の説明】
１０固定子、１１スロット開口部、１２固定子積層鉄心、１３三相巻線、１４リード線、２０永久磁石埋め込み型回転子、２２回転子積層鉄心、２３永久磁石、２４永久磁石埋め込み用穴、２５永久磁石位置決め用切欠け付き突起片、２６切欠け部、２７接着剤。

Claims

回転子積層鉄心の円周方向に回転子の極数分等間隔に設けられ、鉄心周方向に長く軸方向に貫通する矩形の永久磁石埋め込み用穴を有し、前記永久磁石埋め込み用穴のそれぞれに、磁極面を鉄心径方向とする永久磁石が、隣接するもの同士の磁極の向きが逆になるように装着される永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子において、
前記永久磁石埋め込み用穴の周方向両端部の径方向内側又は外側のいずれかに、周方向外側に傾斜する永久磁石位置決め用突起片が形成され、当該永久磁石位置決め用突起片の、前記永久磁石端部方向への折り曲げによって前記永久磁石が前記回転子積層鉄心に固定されることを特徴とする永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。
前記永久磁石位置決め用突起片の折り曲げ側の根元部分の回転子積層鉄心に切欠け部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。
前記永久磁石位置決め用突起片の周方向の巾をＡとした場合、巾Ａが０．３ｍｍ＜Ａ＜１．５ｍｍの関係になるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。
前記永久磁石位置決め用突起片と永久磁石埋め込み用穴の長辺との角度をθとした場合、９５°＜θ＜１８０°の関係になるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。
軸方向端部の少なくとも１枚の回転子積層鉄心の永久磁石位置決め用突起片が、永久磁石挿入前に、永久磁石の軸方向端面に重なるように、予め折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。
永久磁石埋め込み用穴に永久磁石が挿入されて永久磁石位置決め用突起片の折り曲げが行われた後、軸方向端部の永久磁石がない部分に位置する永久磁石位置決め用突起片が、永久磁石の軸方向端面に重なるように、さらに深く折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。
前記永久磁石位置決め用突起片は少なくとも永久磁石を固定可能な強度が得られる枚数の回転子積層鉄心にのみに形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。
前記永久磁石に接着剤が塗布されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。
前記永久磁石がネオジウム系希土類磁石であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の永久磁石モータの永久磁石埋め込み型回転子。