JPH1032946A - 永久磁石ロータ - Google Patents

永久磁石ロータ

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JPH1032946A
JPH1032946A JP8186465A JP18646596A JPH1032946A JP H1032946 A JPH1032946 A JP H1032946A JP 8186465 A JP8186465 A JP 8186465A JP 18646596 A JP18646596 A JP 18646596A JP H1032946 A JPH1032946 A JP H1032946A
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JP
Japan
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permanent magnet
iron core
rotor
magnet rotor
permanent magnets
Prior art date
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Pending
Application number
JP8186465A
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English (en)
Inventor
Yoji Okada
養二 岡田
Tetsuo Oishi
哲男 大石
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1032946A publication Critical patent/JPH1032946A/ja
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石を内部に埋め込んだ永久磁石ロータ
において、極数が少ない場合でも高磁束密度を発生でき
る永久磁石ロータを提供する。 【解決手段】 端板1a,2aが一体成形された回転軸
1,2が、ロータ鉄心3の両端面を挟むように、ボルト
8,8,…が、貫通孔1b,1b,…、2b,2b,
…、3a,3a,…を通して、ナット9,9,…によっ
て固定されている。また、ロータ鉄心3の軸方向には、
平板状の4つの永久磁石4,5,6,7が設けられてお
り、これら4つの永久磁石は、隣合う永久磁石と対向す
る面が同極性となるように配置されており、かつ、隣合
う永久磁石となす角度が直角となるように設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転型のモータ
に用いられ、鉄心内部に永久磁石が設けられ、該鉄心の
外周面に複数の磁極が形成される永久磁石ロータに関す
る。
【0002】
【従来の技術】回転型のモータ等に用いる回転子(以
下、ロータという)の中で、永久磁石を用いたロータ
は、界磁巻き線を必要とせずに磁束を得ることが出来る
ため、サーボモータ等に広く利用されている。その中で
も鉄心の内部に永久磁石を埋め込んだ構造の埋込磁石ロ
ータ(以下、永久磁石ロータという)は、鉄心の外周面
がロータ表面となることから遠心力に強い構造が可能で
あり、また、固定子(以下、ステータという)との空隙
の磁気抵抗を小さくすることができる等の特徴を持って
いる。しかし、極数が少ない場合は、構造的に高磁束密
度が得難い等の欠点もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図3,図4に従来の永
久磁石ロータの基本構造の一例を示す。ここで、図3
(a)は永久磁石ロータのロータ鉄心正面図、図3
(b)は永久磁石ロータの側面図を示す。また、図4は
図3に示した永久磁石ロータの各構成の外観を示す斜視
図である。これらの図に示す永久磁石ロータは、磁極数
が4極であり、ロータ鉄心20の端面から軸方向に設け
られた4つのスロット内に、永久磁石21,21,…が
挿入配置されている。
【0004】ロータの軸22は、永久磁石21,21,
…の磁束が軸22を通して短絡するのを防ぐために非磁
性材料が用いられ、上述したロータ鉄心20の中心軸に
穿設された軸孔を貫いて設けられている。また、各永久
磁石21,21,…は、隣り合う2枚の永久磁石の極性
が、図3(a)に示すように、同極同士が互いに対向す
るように配置されており、これにより、ロータ鉄心の外
周面には4極の磁極が形成される。
【0005】ロータ鉄心20の両端面には端板23,2
3が配置され、これら端板23,23およびロータ鉄心
20には、それぞれボルト24,24,…を貫通させる
ための、貫通孔25,25,…、および、26,26,
…が穿設されている。そして、ボルト24,24,…お
よびナット27,27,…によって全体を固定し、ロー
タの強度を高める構造となっている。なお、上述した端
板23,23も、永久磁石21,21,…の磁束の短絡
を防ぐために、非磁性材料が用いられている。
【0006】上述した構造の永久磁石ロータにおいて
は、ロータ鉄心20の外周面がロータとしての磁極表面
となり、永久磁石21,21,…から発生した磁束は、
ロータ鉄心20内を通ってロータの表面に集中する。こ
のため、ロータ鉄心20の1極当たりの磁極表面(ステ
ータとの対向面)に対する、各永久磁石21,21,…
の表面積(ロータの半径方向の面積)の比を大きくとれ
ばよい。しかし、極数が少ない場合、例えば、図5に示
す永久磁石ロータの様に磁極数が2極の場合は、1極当
たりの磁極の表面積に対して、永久磁石2の面積を十分
に広くとることが困難になり、ロータの磁束密度が低い
値になってしまう。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、内部に永久磁石が埋め込まれた永久磁石
ロータにおいて、従来に比し、ロータの磁束密度を高磁
束密度にすることができる永久磁石ロータを提供するこ
とを目的とする。また、従来、極数が少ない場合、構造
上高磁束密度が得難かった従来の永久磁石ロータに対
し、極数が少ない場合でも永久磁石の面積を十分に広く
とることができ、これによりロータの磁束密度を高磁束
密度にすることができる永久磁石ロータを提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、回転型のモータに用いられる永久磁石ロータにおい
て、筒状の鉄心であって、その内部に永久磁石を有し、
外周面に複数の磁極を形成する鉄心と、前記鉄心の両端
面にそれぞれ接する端板が、各々その一方端に一体成形
された2つの回転軸とを具備してなり、前記鉄心を貫通
する貫通孔を複数設け、該複数の貫通孔を貫通する複数
のボルトと、該複数のボルトに螺合するナットによっ
て、前記鉄心および2つの回転軸を一体に構成したこと
を特徴とする。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の永久磁石ロータにおいて、前記鉄心内部の永久磁石
は、各々が長方形の平板形状であり、その長方形状の表
裏面が互いに異なる極性の磁極面となっている4つの永
久磁石であって、該4つの永久磁石は、互いの永久磁石
の磁極面のなす角度が直角となり、隣合う永久磁石の磁
極面が同極同士で対向するように、それぞれその長手方
向が前記鉄心の軸方向に沿って挿入配置されていること
を特徴とする。
【0010】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の永久磁石ロータにおいて、前記鉄心内部の永久磁石
は、少なくとも1組の辺が前記鉄心の直径とほぼ同寸法
である長方形の平板形状であり、その表裏面が互いに異
なる極性の磁極面となっている1つの永久磁石であっ
て、前記少なくとも1組の辺が前記鉄心の中心軸を横切
るように、前記鉄心の軸方向に挿入配置されていること
を特徴とする。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1ないし
3のいずれかに記載の永久磁石ロータにおいて、前記鉄
心は、複数の薄板状の鉄片を該鉄心の軸方向に積層して
なることを特徴する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施形態におけ
る4極の永久磁石ロータの基本構造を示す。この図に示
す永久磁石ロータは、ロータの回転軸がロータ鉄心の中
心軸を貫通する構造とはせずに、回転軸を2つに分割し
て各回転軸の一方端に、従来、ロータ鉄心両端に設けた
端板を一体に成形している。図1において、1は本実施
形態における永久磁石ロータの一方の回転軸であり、回
転軸1のロータ鉄心3と接する側の一方端に端板1aが
一体成形されている。また、2は永久磁石ロータの他方
の回転軸であり、回転軸1と同様、ロータ鉄心3と接す
る側の一方端に端板2aが一体成形されている。
【0013】また、ロータ鉄心3は、円形の薄板鉄片に
十字形のスロットを設けたものを、軸方向に多数積層し
て構成されており、その各スロットには、平板状の4つ
の永久磁石4,5,6,7が挿入配置されている。これ
ら4つの永久磁石4,5,6,7は、各々図示するよう
に、隣合う永久磁石と対向する面が同極性となるように
挿入配置されている。
【0014】さらに、上述した回転軸1,2およびロー
タ鉄心3には、それぞれ、ボルト8,8,…を通すため
の貫通孔1b,1b,…、2b,2b,…、および、3
a,3a,…が穿設されている。そして、ボルト8,
8,…をこれら貫通孔に通してナット9,9,…で固定
することにより、回転軸1,2およびロータ鉄心3を一
体に構成している。なお、この時、回転軸1,2および
ロータ鉄心3の各中心軸は一致するものとする。
【0015】上述した永久磁石ロータによれば、従来の
ようにロータ鉄心の中心に回転軸が貫通していないた
め、ロータ鉄心内部に挿入配置する永久磁石の幅を、中
心部まで延長して配置できるようになる。これにより、
永久磁石の表面(ロータの半径方向の面)の面積を広く
とることができ、ロータ鉄心3の外周面に形成される磁
極の磁束密度を高密度にすることができる。
【0016】〔他の実施形態〕以下に他の実施形態とし
て、磁極数を2極とした場合のロータ鉄心の構造につい
て説明する。図2は図1に示した永久磁石ロータにおい
て、磁極数を2極とした時のロータ鉄心を、軸方向から
見た正面図である。この図において、ロータ鉄心10は
円形の薄板鉄片に、その中心点を通る一文字状のスロッ
トを設け、それを軸方向に多数積層することによって構
成されおり、上記スロットには、長方形の平板状の永久
磁石11が挿入配置されている。また、ロータ鉄心10
には、前述したロータ鉄心3と同様、ボルト8,8,…
を通すための貫通孔10a,10a,…が穿設されてい
る。
【0017】このロータ鉄心10の両端面を、図1に示
すように回転軸1,2に一体形成された端板1a,2a
で挟み、ボルト8,8,…を、各貫通孔1b,1b,
…、2b,2b,…、および、10a,10a,…に通
してナット9,9,…で固定することにより、2極の永
久磁石ロータを構成することができる。
【0018】このように構成した2極の永久磁石ロータ
と、図5に示す従来の2極の永久磁石ロータとを比較し
た場合、本実施形態における永久磁石ロータは、ロータ
鉄心を貫通する回転軸が存在しない分、永久磁石の表面
積を広げることができる。これにより、極数が少ない永
久磁石ロータにおいても、ロータ鉄心の円周面に現れる
磁束の磁束密度を、従来よりも高密度にすることができ
る。
【0019】なお、本実施形態では、磁極数が2極と4
極の永久磁石ロータについて説明したが、磁極数は上述
した実施形態に限定されるものではなく、上記以外の磁
極数の永久磁石ロータが実現可能である。また、ロータ
鉄心を構成する際、積層する薄板鉄片の形状は、その要
旨を逸脱しない範囲において種々の形状をとり得ること
は言うまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1または2
に記載の永久磁石ロータによれば、ロータ鉄心の中心軸
にその回転軸が貫通しない構造となっているので、ロー
タ鉄心内部に設ける永久磁石の表面積を広くとることが
でき、従来の永久磁石ロータに比べ、同じ径のロータで
あれば、ロータ鉄心1極当たりの永久磁石の表面積を広
くすることができる。これにより、ロータ鉄心の外周面
(ステータとの対向面)に発生する1極当たりの磁束の
量を増やし、各極の磁束密度を高くすることができのる
で、永久磁石モータの発生するトルクを増大させ、小形
で大きな出力が得られるモータを作製することができ
る。
【0021】また、請求項3に記載の永久磁石ロータに
よれば、極数の少ない永久磁石ロータにおいても、ロー
タ鉄心内部に設ける永久磁石の表面積を広くとることが
できるので、従来の永久磁石ロータに比べ、永久磁石モ
ータの発生するトルクを増大させ、小形で大きな出力が
得られるモータを作製することができる。
【0022】さらに、請求項4に記載の永久磁石ロータ
によれば、薄板鉄片を積層してロータ鉄心を構成してい
るので、鉄損を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態における4極の永久磁
石ロータの、各部の外観を示す斜視図である。
【図2】 この発明の他の実施形態における2極の永久
磁石ロータの構造を示す正面図である。
【図3】 従来の4極の永久磁石ロータの構造を示すた
めの図であり、(a)はロータ鉄心の正面図、(b)は
永久磁石ロータの側面図である。
【図4】 同4極の永久磁石ロータの、各部の外観を示
す斜視図である。
【図5】 従来の2極の永久磁石ロータの構造を示す正
面図である。
【符号の説明】
1,2 回転軸 1a,2a 端板 1b,2b,3a,10a 貫通孔 3,10 ロータ鉄心 4,5,6,7,11 永久磁石 8 ボルト 9 ナット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転型のモータに用いられる永久磁石ロ
    ータにおいて、 筒状の鉄心であって、その内部に永久磁石を有し、外周
    面に複数の磁極を形成する鉄心と、 前記鉄心の両端面にそれぞれ接する端板が、各々その一
    方端に一体成形された2つの回転軸とを具備してなり、 前記鉄心を貫通する貫通孔を複数設け、該複数の貫通孔
    を貫通する複数のボルトと、該複数のボルトに螺合する
    ナットによって、前記鉄心および2つの回転軸を一体に
    構成したことを特徴とする永久磁石ロータ。
  2. 【請求項2】 前記鉄心内部の永久磁石は、 各々が長方形の平板形状であり、その長方形状の表裏面
    が互いに異なる極性の磁極面となっている4つの永久磁
    石であって、 該4つの永久磁石は、互いの永久磁石の磁極面のなす角
    度が直角となり、隣合う永久磁石の磁極面が同極同士で
    対向するように、それぞれその長手方向が前記鉄心の軸
    方向に沿って挿入配置されていることを特徴とする請求
    項1に記載の永久磁石ロータ。
  3. 【請求項3】 前記鉄心内部の永久磁石は、 少なくとも1組の辺が前記鉄心の直径とほぼ同寸法であ
    る長方形の平板形状であり、その表裏面が互いに異なる
    極性の磁極面となっている1つの永久磁石であって、 前記少なくとも1組の辺が前記鉄心の中心軸を横切るよ
    うに、前記鉄心の軸方向に挿入配置されていることを特
    徴とする請求項1に記載の永久磁石ロータ。
  4. 【請求項4】 前記鉄心は、 複数の薄板状の鉄片を該鉄心の軸方向に積層してなるこ
    とを特徴する請求項1ないし3のいずれかに記載の永久
    磁石ロータ。
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