WO2013153575A1 - 電動機 - Google Patents

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electric motor
magnetic
rotor
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後藤　隆
秀哲 有田
寛治 新川
大穀　晃裕
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三菱電機株式会社
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    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
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    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/12—Machines characterised by means for reducing windage losses or windage noise

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic inductor type electric motor in which a rotor core is made of a magnetic material such as iron.
  • An electric motor for rotating a turbine such as an electric compressor and an electric assist turbo is required to have a low inertia and a high torque because a short acceleration time and a high speed rotation are required.
  • the rotor having the first and second magnetic bodies arranged on the rotation shaft with the salient poles shifted is closely interposed between the first and second magnetic bodies.
  • the torque is generated by switching the energization to the torque generating drive coil and switching between the S pole and the N pole.
  • Patent Document 1 there is a merit of reducing the windage loss and improving the torque by providing the partition walls, but there is a problem that the volume of the rotor is increased by the amount of the partition walls and the inertia is increased in a trade-off manner.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric motor having reduced inertia without impairing the effect of reducing the windage loss of the partition wall.
  • the electric motor according to the present invention includes a first magnetic body having salient poles protruding at an equiangular pitch in the circumferential direction on an outer periphery of a cylindrical base portion having a rotation shaft insertion hole at an axial center position, and the first magnetic body and the first magnetic body.
  • a plate-shaped member having the same shape and having a salient pole shifted from each other in the circumferential direction and coaxially disposed at a predetermined interval in the axial direction and a rotary shaft insertion hole.
  • a rotor having a partition wall interposed between the magnetic body and the second magnetic body in close contact with each other, and a rotation in which the first magnetic body, the second magnetic body, and the partition wall are inserted into the respective rotation shaft insertion holes and fixed.
  • a shaft a stator iron core that surrounds each of the first magnetic body and the second magnetic body, a field magnetomotive force generating section that excites the salient poles of the rotor, and a torque generating drive section that generates rotational torque in the rotor
  • the partition wall is disposed at a position shifted in the axial direction. Besides site sandwiched 1 and magnetic material salient pole and the salient pole of the second magnetic body, in which holes or notches are formed.
  • the volume can be reduced and the inertia can be reduced.
  • there is a partition wall between the salient poles of the first magnetic body and the salient poles of the second magnetic body, which are disposed at positions shifted in the axial direction there is a gap between the salient poles.
  • the axial airflow flowing from the first magnetic body to the second magnetic body through the first magnetic body can be blocked, and windage loss can be reduced. Therefore, an electric motor with reduced inertia can be provided without impairing the windage loss reducing effect of the partition wall.
  • FIG.2 (a) is a perspective view of a rotor
  • FIG.2 (b) is a top view of a partition
  • FIG. 3A is a perspective view of a rotor
  • FIG. 3B is a plan view of a partition wall, showing an example of a conventional rotor. It is a graph which shows the result of having measured torque / inertia ratio using the partition from which a shape differs.
  • FIG.5 (a) is a perspective view of a rotor
  • FIG.5 (b) is a top view of a partition
  • FIG. 6A is a perspective view of a rotor
  • FIG. 6B is a plan view of the partition wall, showing a modification of the partition wall according to the first embodiment
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of a rotor
  • FIG. 7B is a view taken in the direction of arrow A, illustrating a reference example for explaining the first embodiment.
  • It is a perspective view of the rotor which applied the modified partition and shows the modification of the partition of FIG.
  • It is a top view which shows the modification of the partition of FIG.
  • FIG. 1 The modification of the partition of Embodiment 1 is shown
  • FIG.5 (a) is a perspective view of a rotor
  • FIG. 6B is a plan view of the partition wall, showing a modification of the partition wall according to the first embodiment
  • FIG. 7A is a cross-
  • a magnetic inductor type electric motor (hereinafter, “motor”) 1 includes a rotor 3 fixed to a rotating shaft 2, a stator core 8 disposed so as to surround the rotor 3, and a field.
  • a stator 7 having a permanent magnet 12 constituting a magnetomotive force generating portion and a coil 11 constituting a torque generating drive portion mounted thereon, and a case 13 for housing the rotor 3 and the stator 7 are provided. If the case 13 is formed of a magnetic material, the magnetic flux of the permanent magnet 12 flows through the case 13 and it becomes difficult to contribute to torque. Therefore, the case 13 is preferably formed of a non-magnetic material.
  • FIG. 2A shows an enlarged perspective view of the rotor 3, and FIG. 2B shows a plan view of the partition wall 6.
  • the rotor 3 includes a first magnetic body 4 and a second magnetic body 5 that are produced by laminating and integrating a plurality of magnetic steel plates formed in a predetermined shape in the axial direction of the rotary shaft 2, and a plate-like magnetic member. And a partition wall 6 in which an insertion hole 6c for inserting the rotating shaft 2 is formed.
  • the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5 are manufactured to have substantially the same shape, and are provided with insertion holes 4c and 5c (insertion holes 5c are shown in FIG. 1) for inserting the rotary shaft 2 at the axial center position.
  • the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5 are disposed in close contact with each other via the partition wall 6 with the salient poles 4b and 5b shifted by a half pitch in the circumferential direction, and inserted through the insertion holes 4c and 5c. It is configured to be fixed to the rotating shaft 2.
  • the partition wall 6 includes a disc-shaped base portion 6a in which insertion holes 6c are formed, and four protrusions 6b that protrude from the outer peripheral surface of the base portion 6a in the radial direction outward at an equiangular pitch in the circumferential direction. It is configured. Moreover, four places between the protrusions 6b adjacent to each other in the circumferential direction are notches 6d.
  • the outer diameter of the base portion 6 a is larger than the outer diameters of the base portion 4 a of the first magnetic body 4 and the base portion 5 a of the second magnetic body 5.
  • the outer diameter of the protrusion 6 b is equal to the outer diameter of the salient pole 4 b of the first magnetic body 4 and the salient pole 5 b of the second magnetic body 5.
  • the protrusion 6 b is disposed between the salient pole 4 b of the first magnetic body 4 and the salient pole 5 b of the second magnetic body 5 when viewed from the axial direction. Furthermore, the axial thickness of the partition wall 6 is shorter than the axial thickness of the permanent magnet 12.
  • the stator iron core 8 includes a first stator iron core 9 and a second stator produced by laminating and integrating a plurality of magnetic steel plates formed in a predetermined shape in the axial direction of the rotary shaft 2.
  • An iron core 10 is provided.
  • the first stator core 9 and the second stator core 10 are manufactured to have the same shape, and are protruded radially inward from the outer peripheral surfaces of the cylindrical core backs 9a and 10a and the core backs 9a and 10a. 6 teeth 9b and 10b provided at equiangular pitches in the direction.
  • the first stator core 9 and the second stator core 10 are disposed at positions that surround the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5 with the circumferential positions of the teeth 9b and 10b being matched.
  • one coil 11 is wound around the pair of teeth 9b and 10b, and ends of these coils 11 are connected to a power distribution plate (so-called bus bar) (not shown).
  • a disk-shaped permanent magnet 12 is interposed between the core backs 9a and 10a, and the stator 7 and the rotor 3 are positioned so that the permanent magnet 12 and the partition wall 6 face each other.
  • the magnetic flux of the permanent magnet 12 flows from the salient poles 5 b of the second magnetic body 5 to the first stator core 9, then flows in the axial direction, and flows from the second stator core 10 to the first stator core 10. Since it returns to the salient pole 4b of the magnetic body 4, the salient poles 4b and 5b are excited. At this time, since the salient poles 4b and 5b are shifted by a half pitch in the circumferential direction, the magnetic flux acts as if the N and S poles are alternately arranged in the circumferential direction when viewed from the axial direction.
  • the S pole and the N pole of the teeth 9b, 10b of the stator core 8 are switched. Then, torque is generated by the interaction between the field magnetomotive force of the permanent magnet 12 and the current flowing through the coil 11, and the rotor 3 rotates in the circumferential direction.
  • a field magnetomotive force may be obtained by installing a field coil instead of the permanent magnet 12.
  • the case 13 is preferably formed of a magnetic material.
  • the axial thickness of the partition wall 6 is made thinner than the axial thickness of the permanent magnet 12, it contributes to the torque that flows from the second stator core 10 to the first stator core 9 via the partition wall 6. Generation of magnetic flux that does not occur is suppressed. Thereby, leakage magnetic flux is reduced and a large torque can be secured.
  • FIG. 3A shows a perspective view of the rotor 3 using the disk-shaped partition wall 20 proposed in Patent Document 1
  • FIG. 3B shows a plan view of the partition wall 20.
  • the partition wall 20 has a disk-like magnetic body with an insertion hole 20 a of the rotary shaft 2, and has an outer diameter that is the same as the outer diameter of the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5.
  • FIG. 4 shows the result of measuring the torque / inertia ratio by changing the shape of the partition wall. The larger the torque / inertia ratio on the vertical axis of the graph, the higher the acceleration performance.
  • the partition walls 21 and 22 and the partition wall 20 + cavities 4d and 5d will be described later.
  • the partition wall 6 according to the first embodiment shown in FIG. 2 has four notches 6d. Can be reduced. Since the four protrusions 6b are formed at the same angular pitch and in the same shape, no shaft runout occurs when the rotor 3 is rotated at a high speed. Even if these four places are cut out, the projecting portion 6b exists between the salient poles 4b and 5b, so that the salient poles 4b and 5b are magnetically connected via the projecting portion 6b. Therefore, as indicated by an arrow in FIG.
  • the magnetic flux emitted from the stator 7 side enters the salient pole 4b of the first magnetic body 4, and the projection 6b disposed between the salient pole 4b and the salient pole 5b.
  • a magnetic path is formed which flows to the salient pole 5b of the second magnetic body 5 via the path and returns to the stator 7 side again.
  • the protruding portion since the outer diameter of the base portion 6a is formed larger than the outer diameters of the base portions 4a and 5a, the protruding portion also functions as a magnetic path. Accordingly, the torque can be maintained without impeding the flow of magnetic flux of the rotor 3.
  • the partition wall 6 can reduce the windage loss and maintain the torque in the same manner as the partition wall 20, but can reduce the inertia as compared with the partition wall 20. Therefore, as shown in FIG. 4, the torque / inertia ratio is large. , Acceleration performance is improved.
  • the four protrusions 6 b are formed on the partition wall 6 according to this number. What is necessary is just to form the protrusion part 6b according to the number of the clearance gaps between the salient poles 4b and 5b.
  • the partition wall 21 is equiangular with the disc-shaped base portion 21a in which the insertion hole 21c of the rotating shaft 2 is formed in the circumferential direction.
  • the four pitches are each composed of a protruding portion 21b protruding in a fan shape that spreads outward from the outer peripheral surface of the base portion 21a in the radial direction. Since the partition wall 21 is formed in the same manner as the partition wall 6 to reduce the weight by forming a cutout portion 21d having a shape in which four discs are cut out, the conventional disk-shaped partition wall 20 as shown in FIG.
  • the torque / inertia ratio is large.
  • the volume of the partition wall 21 is larger than that of the partition wall 6 by the extent that each protrusion 21b extends in a fan shape. Therefore, the effect of reducing the inertia is slightly smaller than that of the partition wall 6, and the torque / inertia ratio is also small. Small.
  • the partition wall 22 is equiangular with the disc-shaped base portion 22a in which the insertion hole 22c of the rotating shaft 2 is formed in the circumferential direction.
  • Each of the four pitches includes a protrusion 22b that protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the base 22a, and a total of four connecting portions 22d that connect the radially outward of adjacent protrusions 22b. ing. Since the partition wall 22 is lightened by forming four holes 22e in the disk, as shown in FIG. 4, the effect of reducing the inertia is larger than that of the conventional disk-shaped partition wall 20, and the torque is reduced. / Inertia ratio is large.
  • the volume of the partition wall 22 is larger than that of the partition wall 6 as much as the connecting portions 22d are formed, and the connecting portion 22d is positioned at the outer edge of the partition wall 22.
  • the torque / inertia ratio is small.
  • FIG. 7 shows a configuration for reducing the weight of the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5 instead of the partition walls 6, 21, and 22.
  • the cavity 4d is formed in each of the two salient poles 4b of the first magnetic body 4, and the second magnetic body 5 is formed.
  • two cavities 5d are formed. Further, between the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5, the same disc-shaped partition wall 20 as that in FIG. 3 is interposed.
  • the rotor 3 has a hollow structure for the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5 so as to reduce the weight, so that there is an effect of reducing the inertia, but the flow of magnetic flux is obstructed by the cavities 4d and 5d, and the torque is reduced. As a result, the torque / inertia ratio becomes small as shown in FIG. For this reason, it is preferable to reduce the inertia by reducing the weight of the partition wall 6 instead of the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5.
  • the electric motor 1 is configured such that the salient poles 4b protrude from the outer periphery of the cylindrical base portion 4a having the insertion hole 4c at the axial center position at an equiangular pitch in the circumferential direction.
  • the permanent magnet 12 that excites the salient poles 4b and 5b of the rotor 3 and the rotor 3 generate rotational torque.
  • the partition wall 6 is sandwiched between the salient poles 4b of the first magnetic body 4 and the salient poles 5b of the second magnetic body 5 which are disposed at positions shifted in the axial direction. In addition to the region, the notch 6d was formed.
  • the partition walls 21 and 22 also have notches other than the portion sandwiched between the salient poles 4b of the first magnetic body 4 and the salient poles 5b of the second magnetic body 5 arranged at positions shifted in the axial direction. It was set as the structure in which the part 21d or the hole 22e was formed.
  • the volume can be reduced and the inertia can be reduced.
  • the partition walls 6, 21, and 22 exist in the gap between the salient poles 4 b and 5 b, the axial direction flowing from the first magnetic body 4 to the second magnetic body 5 through the gap between the salient poles 4 b and 5 b Airflow can be blocked and windage loss can be reduced. Therefore, the electric motor 1 with reduced inertia can be provided without impairing the windage loss reducing effect of the partition walls 6, 21, 22.
  • the partition walls 6 and 21 have the disc-like base portions 6a and 21a having the insertion holes 6c and 21c at the axial center positions, and the equiangular pitch in the circumferential direction on the outer periphery of the base portions 6a and 21a.
  • a magnetic member having a shape in which the protrusions 6b and 21b are formed in a projecting manner, and the protrusions 6b and 21b are notched between the protrusions 6b or 21b.
  • the salient poles 4b of the first magnetic body 4 and the salient poles 5b of the second magnetic body 5 arranged at the above positions are arranged such that these salient poles 4b and 5b are magnetically connected. For this reason, an inertia can be reduced, without inhibiting the magnetic flux which flows through the rotor 3.
  • the four protrusions 6b of the partition wall 6 are configured in the same shape.
  • the partition wall 21 has four protrusions 21b having the same shape. For this reason, the shaft shake at the time of rotation can be prevented, and the electric motor 1 suitable for use where high speed rotation is required can be provided.
  • the outer diameter of the base portion 6 a of the partition wall 6 is configured to be larger than the outer diameters of the base portions 4 a and 5 a of the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5.
  • the partition walls 21 and 22 are also configured such that the outer diameters of the base portions 21 a and 22 a are larger than the outer diameters of the base portions 4 a and 5 a of the first magnetic body 4 and the second magnetic body 5. For this reason, a magnetic path comes to be formed in base 6a, 21a, 22a, and an inertia can be reduced, without inhibiting the magnetic flux which flows through the rotor 3.
  • the axial thickness of the partition wall 6 is made thinner than the axial thickness of the permanent magnet 12.
  • the partition walls 21 and 22 are also configured such that the axial thickness is thinner than the axial thickness of the permanent magnet 12. For this reason, the leakage magnetic flux which does not contribute to a torque can be reduced.
  • any component of the embodiment can be modified or any component of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
  • FIG. 8 to 10 show modified examples of the partition wall 6.
  • FIG. 8 to 10 the same or corresponding parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • both ends of each of the four protrusions 6b-1 are cut off obliquely with respect to the axial direction to secure a minimum magnetic path.
  • the notch 6d-1 may be enlarged to reduce the weight and further reduce the inertia.
  • the connecting portion of the base portion 6a-2 and the protruding portion 6b-2 has a curved shape, and this connecting portion stresses when the rotor 3 rotates at high speed.
  • the outer peripheral surface of the base 6a-3 may be a flat shape instead of a curved surface.
  • the above modifications can also be applied to the partition walls 21 and 22.
  • the electric motor according to the present invention enables inertia reduction without impairing the windage loss reduction effect, and therefore, a magnetic inductor type synchronous motor that rotationally drives a turbine such as an electric compressor and an electric assist turbo at high speed, etc. Suitable for use in.

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Abstract

　第１磁性体４と第２磁性体５の間に隔壁６が介装された回転子３を構成する。この隔壁６の突部６ｂは、回転軸２の軸方向に見てずれた位置に配置された第１磁性体４の突極４ｂと第２磁性体５の突極５ｂとの間の隙間を塞ぎ、軸方向に流れる気流を遮断する。一方、この隙間以外に切欠部６ｄを形成して体積を減少させ、イナーシャを低減する。

Description

電動機
　この発明は、回転子のコアが鉄などの磁性体で構成された磁気誘導子型の電動機に関する。
　電動コンプレッサおよび電動アシストターボなどのタービンを回転駆動させる電動機は、短い加速時間および高速回転が要求されるので、低イナーシャかつ高トルクであることが望ましい。
　そこで、例えば特許文献１に係る電動機は、突極をずらして回転軸に配置された第１および第２磁性体を有する回転子と、第１および第２磁性体の間に互いに密接して介装された隔壁と、第１および第２磁性体のそれぞれを囲う固定子鉄心ならびに回転子に回転トルクを発生させるトルク発生用駆動コイルを有する固定子と、固定子に配設されて回転子の突極を励磁する界磁起磁力発生用コイルとを備える構成にし、界磁起磁力発生用コイルにより回転子の突極に磁極を作り出し、トルク発生用駆動コイルにより固定子鉄心の突極に磁極を作り出し、このトルク発生用駆動コイルへの通電を切り替えてＳ極とＮ極を切り換えることにより回転トルクを生じさせるようにしていた。これにより、回転子に、永久磁石等の遠心力に問題のある部材を使わないので、高速回転での耐遠心力性能を高めることができる。また、第１磁性体と第２磁性体の間に隔壁を設けることにより、回転軸方向の風の流れを遮って風損を低減でき、モータ効率を高めることができる。
特開２００９－５５７２号公報
　上記特許文献１では隔壁を設けたことにより風損低減およびトルク向上のメリットがある一方、トレードオフ的に、隔壁の分だけ回転子の体積が増してイナーシャが増加するという課題があった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、隔壁の風損低減効果を損なうことなくイナーシャを低減した電動機を提供することを目的とする。
　この発明の電動機は、軸心位置に回転軸挿入孔を有する円筒状の基部の外周に、周方向に等角ピッチで突極が突設された第１磁性体、当該第１磁性体と概略同一形状であって互いの突極を周方向にずらし、かつ軸方向に所定間隔離間して同軸に配置された第２磁性体、および、回転軸挿入孔を有する板状部材であって第１磁性体および第２磁性体の間に互いに密接して介装された隔壁を有する回転子と、第１磁性体、第２磁性体および隔壁をそれぞれの回転軸挿入孔に挿通して固着する回転軸と、第１磁性体および第２磁性体のそれぞれを囲む固定子鉄心、回転子の突極を励磁する界磁起磁力発生部、ならびに、回転子に回転トルクを発生させるトルク発生用駆動部を有する固定子とを備え、隔壁は、軸方向に見てずれた位置に配置された第１磁性体の突極と第２磁性体の突極とに挟まれた部位以外に、孔または切欠が形成されているものである。
　この発明によれば、隔壁に孔または切欠が形成されたことにより、体積を減少させてイナーシャを低減することができる。一方で、軸方向に見てずれた位置に配置された第１磁性体の突極と第２磁性体の突極とに挟まれた部位には隔壁が存在するため、これら突極間の隙間を通って第１磁性体から第２磁性体に流れる軸方向の気流を遮断することができ、風損を低減できる。よって、隔壁の風損低減効果を損なうことなくイナーシャを低減した電動機を提供することができる。
この発明の実施の形態１に係る電動機の構成を示す一部破断斜視図である。 実施の形態１に係る電動機の回転子の一例を示し、図２（ａ）は回転子の斜視図、図２（ｂ）は隔壁の平面図である。 従来の回転子の一例を示し、図３（ａ）は回転子の斜視図、図３（ｂ）は隔壁の平面図である。 形状の異なる隔壁を用いてトルク／イナーシャ比を測定した結果を示すグラフである。 実施の形態１の隔壁の変形例を示し、図５（ａ）は回転子の斜視図、図５（ｂ）は隔壁の平面図である。 実施の形態１の隔壁の変形例を示し、図６（ａ）は回転子の斜視図、図６（ｂ）は隔壁の平面図である。 実施の形態１を説明するための参考例を示し、図７（ａ）は回転子の断面図、図７（ｂ）はＡ矢視図である。 図２の隔壁の変形例を示し、変形した隔壁を適用した回転子の斜視図である。 図２の隔壁の変形例を示す平面図である。 図２の隔壁の変形例を示す平面図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１に示すように、磁気誘導子型の電動機（以下、電動機）１は、回転軸２に固着された回転子３と、回転子３を囲むように配設された固定子鉄心８および界磁起磁力発生部を成す永久磁石１２にトルク発生用駆動部を成すコイル１１を装着した固定子７と、これら回転子３および固定子７を収納するケース１３とを備えている。なお、ケース１３が磁性体で形成されていると、永久磁石１２の磁束がケース１３に流れてトルクに寄与困難となるので、ケース１３は非磁性体で形成されることが望ましい。
　図２（ａ）に回転子３を拡大した斜視図を示し、図２（ｂ）に隔壁６の平面図を示す。
　回転子３は、所定形状に成形された複数の磁性鋼板を、回転軸２の軸方向に積層一体化して作製された第１磁性体４および第２磁性体５と、板状の磁性部材に回転軸２を挿入する挿入孔６ｃが穿設された隔壁６とを備える。
　第１磁性体４および第２磁性体５は、概略同一形状に作製され、軸心位置に回転軸２を挿入する挿入孔４ｃ，５ｃ（挿入孔５ｃは図１に示す）が穿設された円筒状の基部４ａ，５ａと、基部４ａ，５ａの外周面から径方向外方に突設されて周方向に等角ピッチで２つ設けられた突極４ｂ，５ｂとから構成されている。第１磁性体４および第２磁性体５は、突極４ｂ，５ｂを周方向に半ピッチずらして、隔壁６を介して相対して互いに密接して配置され、挿入孔４ｃ，５ｃに挿通された回転軸２に固着されて構成されている。
　隔壁６は、挿入孔６ｃが穿設された円盤状の基部６ａと、周方向に等角ピッチで４つ、それぞれ基部６ａの外周面から径方向外方へ突設された突部６ｂとから構成されている。また、周方向に隣接する突部６ｂ同士の間４箇所は、それぞれ、切欠部６ｄになっている。基部６ａの外径は、第１磁性体４の基部４ａおよび第２磁性体５の基部５ａの外径より大きい。突部６ｂの外径は、第１磁性体４の突極４ｂおよび第２磁性体５の突極５ｂの外径に一致している。また、突部６ｂは、軸方向から見て第１磁性体４の突極４ｂと第２磁性体５の突極５ｂの間に配置されている。さらに、隔壁６の軸方向の厚みは、永久磁石１２の軸方向の厚みより短い。
　図１に示すように、固定子鉄心８は、所定形状に成形された複数の磁性鋼板を、回転軸２の軸方向に積層一体化して作製された第１固定子鉄心９および第２固定子鉄心１０を備える。第１固定子鉄心９および第２固定子鉄心１０は、同一形状に作製され、円筒状のコアバック９ａ，１０ａと、コアバック９ａ，１０ａの外周面から径方向内方に突設されて周方向に等角ピッチで６つ設けられたティース９ｂ，１０ｂとを備える。第１固定子鉄心９および第２固定子鉄心１０は、ティース９ｂ，１０ｂの周方向位置を一致させ、第１磁性体４および第２磁性体５を取り囲む位置に配置されている。また、一対のティース９ｂ，１０ｂに１つのコイル１１が巻回され、これらコイル１１の端部が不図示の配電板（所謂バスバー）に接続される。さらに、コアバック９ａ，１０ａの間には円盤状の永久磁石１２が介装され、この永久磁石１２と隔壁６とが対向するように、固定子７と回転子３とが位置決めされている。
　次に、電動機１の動作を説明する。
　永久磁石１２の磁束は、図１に矢印で示すように、第２磁性体５の突極５ｂから第１固定子鉄心９に流れ、その後軸方向に流れ、第２固定子鉄心１０から第１磁性体４の突極４ｂに戻るので、突極４ｂ，５ｂが励磁される。このとき、突極４ｂ，５ｂが周方向に半ピッチずれているので、磁束は、軸方向から見るとＮ極とＳ極とが周方向に交互に配置されたように作用する。他方、コイル１１の通電を切り換えることにより、固定子鉄心８のティース９ｂ，１０ｂのＳ極とＮ極を切り換える。すると、永久磁石１２による界磁起磁力と、コイル１１に流れる電流の相互作用でトルクが発生し、回転子３が周方向に回転する。
　なお、永久磁石１２の代わりに界磁コイルを設置して界磁起磁力を得てもよい。界磁コイルの場合、ケース１３は磁性体で形成されることが望ましい。
　また、隔壁６の軸方向の厚みを、永久磁石１２の軸方向の厚みより薄くしているので、第２固定子鉄心１０から隔壁６を介して第１固定子鉄心９に流れる、トルクに寄与しない磁束の流れの発生を抑制できる。これにより、漏れ磁束が低減され、大きなトルクを確保することができる。
　次に、隔壁６を第１磁性体４と第２磁性体５の間に介装することによる効果を説明する。ここでは、上記特許文献１で提案されている円盤状の隔壁２０と、本実施の形態１の突状の隔壁６とを比較しながら説明する。
　図３（ａ）に、上記特許文献１で提案されている円盤状の隔壁２０を用いた回転子３の斜視図を示し、図３（ｂ）に隔壁２０の平面図を示す。この隔壁２０は、円盤状の磁性体に回転軸２の挿入孔２０ａが穿設され、外径が第１磁性体４および第２磁性体５の外径と同じに形成されている。
　また、図４に、隔壁の形状を変えてトルク／イナーシャ比を測定した結果を示す。グラフ縦軸のトルク／イナーシャ比が大きいほど加速性能が高いことを表す。なお、隔壁２１，２２および隔壁２０＋空洞４ｄ，５ｄについては後述する。
　図３に示す従来の隔壁２０が円盤状であるのに対し、図２に示す本実施の形態１の隔壁６では４つの切欠部６ｄを形成したので、切り欠いた分だけ軽量化でき、イナーシャを低減することができる。なお４つの突部６ｂを等角ピッチ、かつ、同一形状に形成しているので、回転子３を高速回転させた場合に軸ぶれが生じることはない。また、これら４箇所を切り欠いても、突部６ｂが突極４ｂ，５ｂの間に存在するため、突極４ｂ，５ｂが突部６ｂを介して磁気的に接続される。そのため、図２（ａ）に矢印で示すように固定子７側から出た磁束が第１磁性体４の突極４ｂに入り、突極４ｂと突極５ｂの間に配された突部６ｂを経由して第２磁性体５の突極５ｂへ流れ、再び固定子７側へ戻る磁路が形成される。さらに、基部６ａの外径を基部４ａ，５ａの外径より大きく形成しているため、突出した部位も磁路として機能する。従って、回転子３の磁束の流れを阻害せず、トルクを維持できる。
　また、上記特許文献１に記載されているように、回転子３を高速回転させた場合、第１磁性体４側では周方向に隣り合う突極４ｂ間に渦を巻くような気流が生じる。同様に、第２磁性体５側でも周方向に隣り合う突極５ｂ間に渦を巻くような気流が生じる。このとき、突極４ｂ，５ｂが周方向に半ピッチずれて軸方向に存在しているので、これら突極４ｂ，５ｂの間を遮る部材（即ち、隔壁６の突部６ｂ）が無いと、これら突極４ｂ，５ｂの間を通り抜けて軸方向へ流れる気流が生じて、風損となる。
　しかしながら、本実施の形態１では、隔壁６の突部６ｂがこれら突極４ｂ，５ｂの間を遮蔽しているため、軸方向に流れる気流を遮断して風損を低減でき、トルクを維持できる。
　以上のように、隔壁６は、隔壁２０と同様に風損を低減してトルクを維持できる一方、隔壁２０に比べてイナーシャを低減できるため、図４に示すように、トルク／イナーシャ比が大きく、加速性能が向上する。
　なお、図２では、軸方向に見て突極４ｂ，５ｂの隙間が４箇所あるため、この数に合わせて隔壁６にも４つの突部６ｂを形成したが、対象とする回転子３の突極４ｂ，５ｂの隙間の数に合わせて突部６ｂを形成すればよい。
　次に、隔壁６の変形例を、図５および図６を参照しながら説明する。
　図５（ａ）の斜視図および図５（ｂ）の平面図に示すように、隔壁２１は、回転軸２の挿入孔２１ｃが穿設された円盤状の基部２１ａと、周方向に等角ピッチで４つ、それぞれ基部２１ａの外周面から径方向外方に向かうに連れて広がる扇形状に突設された突部２１ｂとから構成されている。
　この隔壁２１は、隔壁６と同様に円盤を４箇所切り欠いた形状の切欠部２１ｄを形成して軽量化を図っているので、図４に示したように、従来の円盤状の隔壁２０に比べてイナーシャ低減効果が大きく、トルク／イナーシャ比が大きい。その一方で、この隔壁２１は、各突部２１ｂが扇形状に広がっている分だけ隔壁６より体積が増加するので、隔壁６に比べてイナーシャ低減効果がわずかに小さく、トルク／イナーシャ比もわずかに小さい。
　図６（ａ）の斜視図および図６（ｂ）の平面図に示すように、隔壁２２は、回転軸２の挿入孔２２ｃが穿設された円盤状の基部２２ａと、周方向に等角ピッチで４つ、それぞれ基部２２ａの外周面から径方向外方に突設された突部２２ｂと、隣り合う突部２２ｂ同士の径方向外方を連結する計４つの連結部２２ｄとから構成されている。
　この隔壁２２は、円盤に４箇所の孔２２ｅを形成することにより軽量化を図っているので、図４に示したように、従来の円盤状の隔壁２０に比べてイナーシャ低減効果が大きく、トルク／イナーシャ比が大きい。その一方で、この隔壁２２は、各連結部２２ｄを形成した分だけ隔壁６より体積が増加し、かつ、連結部２２ｄが隔壁２２の外縁部に位置するため、隔壁６に比べてイナーシャ低減効果が小さく、トルク／イナーシャ比も小さい。
　なお、軽量化の参考例として、隔壁６，２１，２２ではなく、第１磁性体４および第２磁性体５を軽量化する構成を、図７に示す。
　図７（ａ）の断面図および図７（ｂ）のＡ矢視図に示すように、第１磁性体４の２つの突極４ｂそれぞれに空洞４ｄが形成されると共に、第２磁性体５にも同様に２つの空洞５ｄ（図示せず）が形成されている。また、第１磁性体４と第２磁性体５の間には、図３と同じ円盤状の隔壁２０が介装されている。
　この回転子３は、第１磁性体４および第２磁性体５を中空構造にして軽量化を図っているので、イナーシャ低減効果はあるが、空洞４ｄ，５ｄにより磁束の流れが阻害されてトルクが低下してしまうため、結果として図４に示したようにトルク／イナーシャ比が小さくなる。このことから、第１磁性体４および第２磁性体５ではなく、隔壁６を軽量化してイナーシャを低減することが好ましい。
　以上より、実施の形態１によれば、電動機１は、軸心位置に挿入孔４ｃを有する円筒状の基部４ａの外周に、周方向に等角ピッチで突極４ｂが突設された第１磁性体４、この第１磁性体４と概略同一形状であって互いの突極４ｂ，５ｂを周方向にずらし、かつ軸方向に所定間隔離間して同軸に配置された第２磁性体５、および、挿入孔６ｃを有する板状部材であって第１磁性体４および第２磁性体５の間に互いに密接して介装された隔壁６を有する回転子３と、第１磁性体４、第２磁性体５および隔壁６をそれぞれの挿入孔４ｃ，５ｃ，６ｃに挿通して固着する回転軸２と、第１磁性体４および第２磁性体５のそれぞれを囲む固定子鉄心８、回転子３の突極４ｂ，５ｂを励磁する永久磁石１２、ならびに、回転子３に回転トルクを発生させるコイル１１を有する固定子７を備え、隔壁６は、軸方向に見てずれた位置に配置された第１磁性体４の突極４ｂと第２磁性体５の突極５ｂとに挟まれた部位以外に、切欠部６ｄが形成された構成とした。
　同様に、隔壁２１，２２も、軸方向に見てずれた位置に配置された第１磁性体４の突極４ｂと第２磁性体５の突極５ｂとに挟まれた部位以外に、切欠部２１ｄまたは孔２２ｅが形成された構成とした。
　このため、切欠部６ｄ，２１ｄまたは孔２２ｅが形成されたことにより、体積を減少させてイナーシャを低減することができる。また、突極４ｂ，５ｂ間の隙間に隔壁６，２１，２２が存在することにより、これら突極４ｂ，５ｂの隙間を通って第１磁性体４から第２磁性体５に流れる軸方向の気流を遮断することができ、風損を低減できる。よって、隔壁６，２１，２２の風損低減効果を損なうことなくイナーシャを低減した電動機１を提供することができる。
　また、実施の形態１によれば、隔壁６，２１は、軸心位置に挿入孔６ｃ，２１ｃを有する円盤状の基部６ａ，２１ａと、この基部６ａ，２１ａの外周に周方向に等角ピッチで突設された突部６ｂ，２１ｂとから構成され、突部６ｂ間または突部２１ｂ間が切り欠かれた形状の磁性部材であって、突部６ｂ，２１ｂは、軸方向に見てずれた位置に配置された第１磁性体４の突極４ｂと第２磁性体５の突極５ｂとの間に配置され、これら突極４ｂ，５ｂを磁気的に接続している構成にした。このため、回転子３を流れる磁束を阻害することなくイナーシャを低減することができる。
　また、実施の形態１によれば、隔壁６の４つの突部６ｂを同一形状に構成した。同様に、隔壁２１も、４つの突部２１ｂを同一形状に構成した。このため、回転時の軸ぶれを防止でき、高速回転が要求される用途に用いて好適な電動機１を提供することができる。
　また、実施の形態１によれば、隔壁６の基部６ａの外径は、第１磁性体４および第２磁性体５の基部４ａ，５ａの外径より大きく構成した。同様に、隔壁２１，２２も、基部２１ａ，２２ａの外径を第１磁性体４および第２磁性体５の基部４ａ，５ａの外径より大きく構成した。このため、基部６ａ，２１ａ，２２ａに磁路が形成されるようになり、回転子３を流れる磁束を阻害することなくイナーシャを低減することができる。
　また、実施の形態１によれば、隔壁６の軸方向の厚みを、永久磁石１２の軸方向の厚みより薄く構成した。同様に、隔壁２１，２２も、軸方向の厚みを永久磁石１２の軸方向の厚みより薄く構成した。このため、トルクに寄与しない漏れ磁束を低減することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　図８～図１０に、隔壁６の変形例を示す。なお、図８～図１０において図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
　例えば、図８の斜視図に示す隔壁６－１のように、４つの突部６ｂ－１それぞれの両端を軸方向に対して斜めに切り落とした形状にして、最低限の磁路を確保しつつ切欠部６ｄ－１を大きくして軽量化を図り、イナーシャをさらに低減する構成にしてもよい。
　また例えば、図９の平面図に示す隔壁６－２のように、基部６ａ－２と突部６ｂ－２の接続部分を曲面形状にして、回転子３の高速回転時にこの接続部分が応力を受けにくい構成にしてもよい。
　また例えば、図１０の平面図に示す隔壁６－３のように、基部６ａ－３の外周面を曲面でなく平面形状にしてもよい。
　以上のような変形を、隔壁２１，２２に対して適用することも可能である。
　以上のように、この発明に係る電動機は、風損低減効果を損なうことなくイナーシャ低減を可能にしたので、電動コンプレッサおよび電動アシストターボなどのタービンを高速で回転駆動する磁気誘導子型同期電動機などに用いるのに適している。
　１　電動機、２　回転軸、３　回転子、４　第１磁性体、４ａ，５ａ　基部、４ｂ，５ｂ　突極、４ｃ，５ｃ　挿入孔、４ｄ，５ｄ　空洞、５　第２磁性体、６，６－１～６－３，２０～２２　隔壁、６ａ，６ａ－１，６ａ－２，６ａ－３，２１ａ，２２ａ　基部、６ｂ，６ｂ－１，６ｂ－２，６ｂ－３，２１ｂ，２２ｂ　突部、６ｃ，６ｃ－１，６ｃ－２，６ｃ－３，２１ｃ，２２ｃ　挿入孔、６ｄ，６ｄ－１，６ｄ－２，６ｄ－３，２１ｄ　切欠部、７　固定子、８　固定子鉄心、９　第１固定子鉄心、９ａ，１０ａ　コアバック、９ｂ，１０ｂ　ティース、１０　第２固定子鉄心、１１　コイル（トルク発生用駆動部）、１２　永久磁石（界磁起磁力発生部）、１３　ケース、２０ａ　挿入孔、２２ｄ　連結部、２２ｅ　孔。

Claims (5)

  1. 　軸心位置に回転軸挿入孔を有する円筒状の基部の外周に、周方向に等角ピッチで突極が突設された第１磁性体、当該第１磁性体と概略同一形状であって互いの突極を周方向にずらし、かつ軸方向に所定間隔離間して同軸に配置された第２磁性体、および、回転軸挿入孔を有する板状部材であって前記第１磁性体および前記第２磁性体の間に互いに密接して介装された隔壁を有する回転子と、
    　前記第１磁性体、前記第２磁性体および前記隔壁をそれぞれの回転軸挿入孔に挿通して固着する回転軸と、
    　前記第１磁性体および前記第２磁性体のそれぞれを囲む固定子鉄心、前記回転子の突極を励磁する界磁起磁力発生部、ならびに、前記回転子に回転トルクを発生させるトルク発生用駆動部を有する固定子とを備える磁気誘導子型の電動機であって、
    　前記隔壁は、軸方向に見てずれた位置に配置された前記第１磁性体の突極と前記第２磁性体の突極とに挟まれた部位以外に、孔または切欠が形成されていることを特徴とする電動機。
  2. 　前記隔壁は、軸心位置に回転軸挿入孔を有する円盤状の基部と、当該基部の外周に周方向に等角ピッチで突設された突部とから構成され、当該突部間が切り欠かれた形状の磁性部材であって、
    　前記突部は、軸方向に見てずれた位置に配置された前記第１磁性体の突極と前記第２磁性体の突極との間に配置され、当該突極を磁気的に接続していることを特徴とする請求項１記載の電動機。
  3. 　前記隔壁の各突部は同一形状であることを特徴とする請求項２記載の電動機。
  4. 　前記隔壁の基部の外径は、前記第１磁性体および前記第２磁性体の基部の外径より大きいことを特徴とする請求項２記載の電動機。
  5. 　前記固定子鉄心は、前記第１磁性体を囲む位置に配置される第１固定子鉄心と、前記第２磁性体を囲む位置に配置される第２固定子鉄心とからなり、当該第１固定子鉄心および当該第２固定子鉄心の間かつ前記隔壁を囲む位置に前記界磁起磁力発生部が介装され、
    　前記隔壁の軸方向の厚みは、前記界磁起磁力発生部の軸方向の厚みより薄いことを特徴とする請求項１記載の電動機。
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