JP5334529B2

JP5334529B2 - 永久磁石モータ

Info

Publication number: JP5334529B2
Application number: JP2008280058A
Authority: JP
Inventors: 秀樹二瓶; 尚文尾方; 政英山崎
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2028-10-30
Also published as: JP2010110117A

Description

本発明は空冷方式の永久磁石モータに関する。

従来の永久磁石モータでは、例えば、特許文献１に記載のように、密閉型永久磁石モータの回転子鉄心の軸方向両端に非磁性の円盤状のディスクを取り付け、この円盤状のディスクの外径側付近に支持され軸方向に突出する非金属製のリングを設け、非金属製のリングの外径側にファンを設ける構造、及び、モータを密閉するメインフレームの側板に冷却フィンとしての螺旋状、放射状、凹凸状の冷却パターンを設けて、軸貫通穴から発熱を外部に放出する構造が示されている。

本構造では、永久磁石を固定する非磁性の円盤状のディスクに、更に、非金属製のリングを設けてファンを形成すること、モータを密閉するメインフレームの側板側に冷却フィンを設けることが必要である。また、特許文献２には、図１８及び図１９に円盤状の端板に冷却フィンを形成することが記載されている。
特開平９−３７５１８号公報特開２００７−１４１９９号公報

従来例では、空気を攪拌するためのファンを、永久磁石を固定する非磁性の円盤状のディスクを設け、更に、非金属製のリングを設けてファンを形成している、あるいは、回転子鉄心の内部に形成された貫通孔に永久磁石を挿入してるので、永久磁石モータの構造が複雑であり、更に、発熱を外部に放出するための冷却フィンとしての螺旋状、放射状、凹凸状の冷却パターンを設けること、あるいは、円盤状の端板の一部を切り起こして窓部を形成して冷却フィンを形成することが必要であり、更に、構造が複雑で、永久磁石モータの空冷構造のための部品点数や作業工程が増加し高コストとなるという問題点があった。

そこで、本発明は、永久磁石を固定する非磁性の円盤状のディスクや、非金属製のリングや、メインフレームの側板の螺旋状、放射状、凹凸状の冷却パターンの冷却フィンなどを設けることのない簡便な手段により、永久磁石モータのコイル冷却を達成することを課題とする。

本発明の永久磁石モータは、巻線を施した固定子に対向して永久磁石を設けた回転子を有する内転型の永久磁石モータであって、該永久磁石モータのエンドブラケットを介して空気が通流可能とする構造を有し、前記回転子の表面に前記永久磁石が設けられ、該永久磁石の軸方向への移動を防止する当板が前記回転子の軸方向端面で固定され、該当板が前記回転子の回転により空気を攪拌する機能を有することを特徴とする。

また、前記永久磁石モータにおいて、当板は複数設けられ、該当板の端部が外側に概略９０度曲げられていることを特徴とする。

また、前記永久磁石モータにおいて、永久磁石は軸方向に二個以上設けられていることを特徴とする。

また、前記永久磁石モータにおいて、当板の回転子への固定はネジにより行われ、該ネジの位置は永久磁石の中央部近傍であることを特徴とする。

また、前記永久磁石モータにおいて、エンドブラケットの少なくとも一つに空気が流通する機能として空孔を設け、該空孔を設けたエンドブラケットに面する回転子の磁石側面に、回転子の回転により空気を攪拌する機能を有する当板を設けたことを特徴とする。

また、前記永久磁石モータにおいて、当板の取り付け穴は二個以上であり、該当板１枚を設ける永久磁石は二個以上であることを特徴とする。

また、前記各永久磁石モータにおいて、当板が非磁性体であることを特徴とする。

本発明によれば、永久磁石の軸方向の移動を抑制するために存在する磁石当板の端部を折り曲げフィン状とする等により、当板自体が回転子と一緒に回転し、当板端部のフィンが空気を攪拌し、永久磁石モータのコイルを冷却するという効果がある。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１に本発明に好適な実施例の永久磁石モータの回転子１を示す。図２に本発明の実施例の永久磁石モータの回転子１の磁石当板１２、図３に本発明の実施例の永久磁石モータの回転子１に対する磁石当板１２の取り付け状態を示す。

図１に示すように、回転子１の円筒状を形成する表面に平面が設けられ、該平面上に永久磁石１１が配置される。永久磁石１１は周上に極数分設けられる。本実施例では、１６極であるので１６個の平面が設けられている。該永久磁石モータでは、一磁極当たりの永久磁石１１が発生する磁束分布が端部でなだらかに低減する特性を有するように、永久磁石１１はかまぼこ形の形状をしている。その永久磁石１１に対して、二個に一枚の磁石当板１２が設けられている。回転子１の中央には、回転子シャフトを固定する回転子シャフト穴１６が設けられている。

図１及び図２に示すように、一枚の磁石当板１２は、扇形状を成す平板であり、止めネジを通す止め穴１２２が設けられ、磁石当板１２の端部が折り曲げられてフィン１２１を構成している。磁石当板１２は、ステンレス、アルミニウム等の非磁性材料で構成される。磁石当板１２が非磁性材料で構成されるのは、磁石当板１２が永久磁石１１の端部に設置されるために、永久磁石１１の発生する磁場を磁石当板１２が変化させ、モータ特性に影響することを防止するためである。

図３に示すように、一枚の磁石当板１２は、二個の永久磁石１１，１１に対して設置され、回転子１の側面で、永久磁石１１、１１の内周側に設けられた回転子１のネジ穴１３に止めネジ１２３をねじ込むことにより固定される。この実施例では、固定子の片面に８枚の磁石当板１２を設けて、各永久磁石１１の移動を防止し、フィン１２１の効果を持たせている。

この実施例で示しているように、止めネジ１２３が入る回転子１上のネジ穴１３は、各永久磁石１１の内周側の概略中心部に位置している。これは、永久磁石１１のＮ極、Ｓ極から回転子１に向けて発生する磁束は、隣接する永久磁石１１のＳ極、Ｎ極に向って流れるので、各永久磁石１１の内周側の概略中心部には磁束がほとんど存在せず、回転子１に加工を施しても磁束への影響が少ないため、モータ特性への影響もほとんど無いため、この位置にネジ穴１３を設けている。

また、隣接する二個の永久磁石１１に対して一個の磁石当板１２を設けているのは、磁石当板１２が回転しないためには二箇所以上での固定が必要であり、先の磁束への影響を考慮すれば、固定用のネジ穴１３は、一個の永久磁石１１に対して、一個のみであるので、二個の永久磁石１１としている。

ただし、必要な空冷のための風量がより少なくても構わないなら、三個の永久磁石１１に対して一個のフィン付磁石当板を設けるようにしても良い。あるいは、それ以上の数の永久磁石を抑える一個のフィン付磁石当板としても構わない。あくまで、必要な風量を発生するために、フィン付磁石当板の数は決めてよい。

図４は、本発明の実施例の永久磁石１１モータの回転子１の断面構造である。回転子１に対して、フィン１２１を有する磁石当板１２は回転子１の片面にのみ設けられ、他面はフィンの無い磁石当板１４のみである。ここで、永久磁石１１は、図４に示すように、二個で一極分を構成している。したがって、同一極性の永久磁石１１が軸方向に並ぶことになるので、永久磁石１１同士の反発力が働くため、磁石当板１２が無いと永久磁石１１が外側に横ずれする可能性がある。その永久磁石１１の横ずれを抑制するために、磁石当板１２が永久磁石１１の下半分程度を覆うように設けられている。

なお、本実施例では、永久磁石１１が軸方向に二個でひとつの極を構成しているが、永久磁石１１はモータの要求仕様によりその個数は軸方向に三個以上の場合もありえる。その場合も同様な構成で磁石当板１２とフィン１２１が実現できることは言うまでも無い。

図５は、本発明の実施例の永久磁石モータの断面構造である。図４の回転子１の構成に対して、固定子コア２１と固定子コイル２２からなる固定子２が回転子１の外周部に設置され、その固定子２を固定するためのハウジング２３、二面のエンドブラケット２４，２５、回転子１が発生する回転力を出力軸へ接続する回転子シャフト１５が追加されている。

本実施例では、エンドブラケットは空孔を設けてそこに金網を設置して異物を防止して空気の通流を可能としているエンドブラケット（開放側）２４と、板で閉鎖しているエンドブラケット（閉鎖側）２５とがあり、フィン１２１を設けた磁石当板１２は、エンドブラケット（開放側）２４の側の回転子１面にのみ設けている。これは、外部の空気との行き来がある開放側で、内部の空気を攪拌することで、一層冷却性能が向上するためである。

ここでは、回転子シャフト１５の軸受、あるいは固定子コイル２２への給電線等は図示していないが、モータの機能を発揮させるためにそれらを設けることは、特に詳細を記述するまでも無いことである。

なお、磁石当板１２のフィン１２１の面積を大きく取ったほうが攪拌される空気量が増し、風量が増加する。したがって、上記実施例ではフィン１２１の形状を概ね矩形としているが、固定子コイル２２のコイルエンド、あるいは、エンドブラケット２４等と干渉しない限度で拡大し、外側を膨らました扇形状のフィン１２１などの矩形以外の他の形状にしてもよい。

本発明は、永久磁石モータのエンドブラケットを介して空気が通流可能とする構造を有し、回転子の表面に設けられた永久磁石の軸方向への移動を防止する当板が回転子の軸方向端面で固定され、この当板に回転子の回転により空気を攪拌する機能を持たせることにより、モータのコイルを冷却するという機能が得られる。このため、開放型で空気冷却を行う永久磁石モータの小型化が可能となる。

具体的な用途としては、比較的使用環境の良好な、専用機械室に設置され、開放型にできるエレベータの巻上機用のモータ等に利用可能である。

図１は本発明の実施例の永久磁石１１モータの回転子１を示す図である。図２は本発明の実施例の永久磁石１１モータの回転子１の磁石当板１２を示す図である。図３は本発明の実施例の永久磁石１１モータの回転子１と磁石当板１２の取り付け状態を示す図である。図４は本発明の実施例の永久磁石１１モータの回転子１の断面構造を示す図である。図５は本発明の実施例の永久磁石１１モータの断面構造を示す図である。

符号の説明

１回転子
２固定子
１１永久磁石
１２磁石当板１２（フィン有り）
１３ネジ穴
１４磁石当板（フィン無し）
１５回転子シャフト
１６回転子シャフト穴
２１固定子コア
２２固定子コイル
２３ハウジング
２４エンドブラケット（開放側）
２５エンドブラケット（閉鎖側）
２６エンドブラケット金網
１２１フィン
１２２止め穴
１２３止めネジ

Claims

巻線を施した固定子に対向して永久磁石を設けた回転子を有する内転型の永久磁石モータであって、該永久磁石モータのエンドブラケットを介して空気が通流可能とする構造を有し、前記回転子の表面に前記永久磁石が設けられ、該永久磁石の軸方向への移動を防止する当板が前記回転子の軸方向端面で固定され、該当板が前記回転子の回転により空気を攪拌する機能を有し、前記当板は複数設けられ、該当板の端部が外側に概略９０度曲げられていることを特徴とする永久磁石モータ。
請求項１に記載の永久磁石モータにおいて、前記永久磁石は軸方向に二個以上設けられていることを特徴とする永久磁石モータ。
請求項１に記載の永久磁石モータにおいて、前記当板の回転子への固定はネジにより行われ、該ネジの位置は永久磁石の中央部近傍であることを特徴とする永久磁石モータ。
請求項１に記載の永久磁石モータにおいて、前記エンドブラケットの少なくとも一つに空気が流通する機能として空孔を設け、該空孔を設けたエンドブラケットに面する回転子の磁石側面に、回転子の回転により空気を攪拌する機能を有する当板を設けたことを特徴とする永久磁石モータ。
請求項３に記載の永久磁石モータにおいて、前記当板の取り付け穴は二個以上であり、該当板１枚を設ける永久磁石は二個以上であることを特徴とする永久磁石モータ。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の永久磁石モータにおいて、前記当板が非磁性体であることを特徴とする永久磁石モータ。