JP2000324736A - 永久磁石型モータ - Google Patents
永久磁石型モータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石において発生する渦電流損を低減
し、発熱による永久磁石の減磁を防くことで、高効率か
つ信頼性の高い永久磁石型モータを得る。 【解決手段】 永久磁石型モータにおいて、永久磁石１
を複数に分割し、それぞれの永久磁石１ａ〜１ｃの間に
絶縁層２を設けることで、渦電流の発生を低減し、損失
を少なくすると同時に、発熱による永久磁石１の減磁を
防いだ。
し、発熱による永久磁石の減磁を防くことで、高効率か
つ信頼性の高い永久磁石型モータを得る。 【解決手段】 永久磁石型モータにおいて、永久磁石１
を複数に分割し、それぞれの永久磁石１ａ〜１ｃの間に
絶縁層２を設けることで、渦電流の発生を低減し、損失
を少なくすると同時に、発熱による永久磁石１の減磁を
防いだ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を備えた
モータに関するものである。
モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、鉄などの高透磁率材からなる
回転子本体に永久磁石を埋め込む構造のモータが知られ
ている。回転子本体に埋め込まれる永久磁石は、複数に
分割される場合と分割されない場合がある。例えば、回
転子の軸長が長いときには、永久磁石も軸方向に長くな
り、回転子鉄心に埋め込むのが困難になり生産性の低下
につながる。したがって、永久磁石は細長い形状になら
ないように長軸方向に複数に分割することが望ましい。
回転子本体に永久磁石を埋め込む構造のモータが知られ
ている。回転子本体に埋め込まれる永久磁石は、複数に
分割される場合と分割されない場合がある。例えば、回
転子の軸長が長いときには、永久磁石も軸方向に長くな
り、回転子鉄心に埋め込むのが困難になり生産性の低下
につながる。したがって、永久磁石は細長い形状になら
ないように長軸方向に複数に分割することが望ましい。
【０００３】また、特開平１０−１９１５８５号公報に
記載されているように、永久磁石によって形成される磁
束を極中心に集中するように配置するため、永久磁石を
複数に分割する場合もある。
記載されているように、永久磁石によって形成される磁
束を極中心に集中するように配置するため、永久磁石を
複数に分割する場合もある。
【０００４】また、回転子の表面に永久磁石を有するモ
ータについても、同様に回転子の軸長が長くなると、長
軸方向に複数に分割したほうが生産性の観点から有利で
ある。
ータについても、同様に回転子の軸長が長くなると、長
軸方向に複数に分割したほうが生産性の観点から有利で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の永久磁石埋め込み型モータ、および回転子表面に永
久磁石を有するモータにおいて、永久磁石と回転子鉄心
との間及び分割された複数の永久磁石の間は絶縁される
ことはなかった。したがって、永久磁石が例えば希土類
磁石のように導電率が大きいものである場合、磁石内部
に渦電流が流れ、これが損失となってモータの効率が低
下し、さらに永久磁石における発熱が原因で磁石が減磁
する現象が見られた。
来の永久磁石埋め込み型モータ、および回転子表面に永
久磁石を有するモータにおいて、永久磁石と回転子鉄心
との間及び分割された複数の永久磁石の間は絶縁される
ことはなかった。したがって、永久磁石が例えば希土類
磁石のように導電率が大きいものである場合、磁石内部
に渦電流が流れ、これが損失となってモータの効率が低
下し、さらに永久磁石における発熱が原因で磁石が減磁
する現象が見られた。
【０００６】モータの電機子巻線に交流電流を流し、回
転子が回転している状態において、回転子からみた固定
子側のパーミアンスは固定子スロットの影響を受けて時
間とともに周期的に変化する。この結果、回転子のエア
ギャップに面した部分の磁束密度は周期的に変化するた
め、この磁束をうち消す向きに回転子に渦電流が流れ
る。
転子が回転している状態において、回転子からみた固定
子側のパーミアンスは固定子スロットの影響を受けて時
間とともに周期的に変化する。この結果、回転子のエア
ギャップに面した部分の磁束密度は周期的に変化するた
め、この磁束をうち消す向きに回転子に渦電流が流れ
る。
【０００７】従来のモータにおいて、回転子鉄心は、通
常、絶縁被膜で覆われた薄い鋼板を積層して作るために
渦電流はほとんど流れない。一方、永久磁石は回転子鉄
心のような渦電流の発生を防ぐ構造を持たないために渦
電流が磁石の内部に流れ、損失が発生し、効率が低下す
るとともに、発生した熱により、永久磁石が減磁するこ
とがあった。
常、絶縁被膜で覆われた薄い鋼板を積層して作るために
渦電流はほとんど流れない。一方、永久磁石は回転子鉄
心のような渦電流の発生を防ぐ構造を持たないために渦
電流が磁石の内部に流れ、損失が発生し、効率が低下す
るとともに、発生した熱により、永久磁石が減磁するこ
とがあった。
【０００８】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、分割された永久磁石間の電流経路または
回転子本体から永久磁石内部に流入する電流経路を遮断
し、永久磁石における渦電流損を低減し、モータの効率
を向上させるとともに永久磁石内の発熱に伴う減磁を防
ぐことにより信頼性の高いモータを提供することを目的
としている。
るものであり、分割された永久磁石間の電流経路または
回転子本体から永久磁石内部に流入する電流経路を遮断
し、永久磁石における渦電流損を低減し、モータの効率
を向上させるとともに永久磁石内の発熱に伴う減磁を防
ぐことにより信頼性の高いモータを提供することを目的
としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る永久磁石
型モータは、軸方向において複数個に分割された永久磁
石と、この分割された永久磁石のそれぞれの間に設けら
れた絶縁体と、を有する回転子を備えたものである。
型モータは、軸方向において複数個に分割された永久磁
石と、この分割された永久磁石のそれぞれの間に設けら
れた絶縁体と、を有する回転子を備えたものである。
【００１０】又、軸方向及び周方向のそれぞれの方向に
おいて複数個に分割された永久磁石と、この分割された
永久磁石のそれぞれの間に設けられた絶縁体と、を有す
る回転子を備えたものである。
おいて複数個に分割された永久磁石と、この分割された
永久磁石のそれぞれの間に設けられた絶縁体と、を有す
る回転子を備えたものである。
【００１１】又、絶縁体が、分割された永久磁石のそれ
ぞれの表面を覆っているものである。
ぞれの表面を覆っているものである。
【００１２】又、絶縁体が、分割された永久磁石のそれ
ぞれの間に設けられるとともに、上記分割された永久磁
石における回転子径方向の外側の表面のほぼ全面に設け
られているものである。
ぞれの間に設けられるとともに、上記分割された永久磁
石における回転子径方向の外側の表面のほぼ全面に設け
られているものである。
【００１３】又、板状の永久磁石と絶縁層を交互に積層
した構造の永久磁石を有する回転子を備えたものであ
る。
した構造の永久磁石を有する回転子を備えたものであ
る。
【００１４】又、導電率の大きい磁石材料と導電率の小
さい磁石材料とを交互に積層した構造の永久磁石を有す
る回転子を備えたものである。
さい磁石材料とを交互に積層した構造の永久磁石を有す
る回転子を備えたものである。
【００１５】又、電機子巻線が集中巻である固定子を備
えたものである。
えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】まず、本発明の理解を助けるため
に、以下に、渦電流損及び発熱による減磁の低減に関し
て説明を行う。渦電流損は一般に以下の式で表される。
に、以下に、渦電流損及び発熱による減磁の低減に関し
て説明を行う。渦電流損は一般に以下の式で表される。
【００１７】
【数１】
【００１８】ここで、 Ｐ：渦電流損［Ｗ／ｋｇ］ Ｂ：磁束［Ｔ］ ｗ：Ｂに垂直な導体幅［ｃｍ］ ｆ：周波数［Ｈｚ］ ρ：固有抵抗［Ωｃｍ］ γ：密度［ｇ／ｃｍ3］ Ｋ：係数 とする。
【００１９】渦電流損は、時間的に変化する磁束に対し
て導体の垂直な面の幅の自乗に比例する。したがって、
導体の幅が小さいほど損失は小さい。しかしながら、た
だ単に永久磁石を分割しただけでは渦電流損の低減は不
可能である。希土類磁石の表面には錆などの対策からニ
ッケルなどの金属でコーティングされることが多く、そ
のため、分割した磁石の間は電気的に導通状態である。
したがって、渦電流の経路を断ち切ることは出来ず、損
失あるいは発熱の低減にはならない。よって、渦電流損
を低減するためには、分割した永久磁石の間に絶縁層を
設ける必要がある。
て導体の垂直な面の幅の自乗に比例する。したがって、
導体の幅が小さいほど損失は小さい。しかしながら、た
だ単に永久磁石を分割しただけでは渦電流損の低減は不
可能である。希土類磁石の表面には錆などの対策からニ
ッケルなどの金属でコーティングされることが多く、そ
のため、分割した磁石の間は電気的に導通状態である。
したがって、渦電流の経路を断ち切ることは出来ず、損
失あるいは発熱の低減にはならない。よって、渦電流損
を低減するためには、分割した永久磁石の間に絶縁層を
設ける必要がある。
【００２０】また、同時に回転子鉄心との間に絶縁層を
設けることにより、回転子鉄心と永久磁石の間に流れる
渦電流も断ち切ることが出来る。また、永久磁石を導電
率が大きく渦電流が流れやすい希土類磁石等と導電率が
非常に小さく渦電流が流れにくいフェライト磁石等の磁
石を交互に積層した構造にすることにより、渦電流損お
よび発熱による減磁を低減することができる。
設けることにより、回転子鉄心と永久磁石の間に流れる
渦電流も断ち切ることが出来る。また、永久磁石を導電
率が大きく渦電流が流れやすい希土類磁石等と導電率が
非常に小さく渦電流が流れにくいフェライト磁石等の磁
石を交互に積層した構造にすることにより、渦電流損お
よび発熱による減磁を低減することができる。
【００２１】以下、図１乃至図９に従って、本発明の実
施の形態１乃至６について説明する。
施の形態１乃至６について説明する。
【００２２】実施の形態１．図１は、本実施の形態によ
る永久磁石型モータの要部断面図である。本実施の形態
による永久磁石型モータは、図１に示すように、回転子
１６に永久磁石１を有するインナーロータ型のモータで
あって、電機子巻線５が集中巻の構造を有する固定子を
備える。この永久磁石型モータは、回転軸１５、回転子
鉄心３及びその内部に埋め込まれた永久磁石１を有する
回転子１６と、電機子巻線５を有する固定子４とを備え
る。
る永久磁石型モータの要部断面図である。本実施の形態
による永久磁石型モータは、図１に示すように、回転子
１６に永久磁石１を有するインナーロータ型のモータで
あって、電機子巻線５が集中巻の構造を有する固定子を
備える。この永久磁石型モータは、回転軸１５、回転子
鉄心３及びその内部に埋め込まれた永久磁石１を有する
回転子１６と、電機子巻線５を有する固定子４とを備え
る。
【００２３】一般に、電機子巻線５に交流電流を流す
と、空隙８に回転磁界が形成され、その回転磁界に永久
磁石１が引っ張られることによりトルクが発生し、電機
子巻線５の作る回転磁界に同期して回転子１６が回転す
る。回転子１６が回転磁界に同期して回転している時、
回転子鉄心３における磁束密度は固定子４のティース６
とスロット７の影響を受けて時間的に変化する。
と、空隙８に回転磁界が形成され、その回転磁界に永久
磁石１が引っ張られることによりトルクが発生し、電機
子巻線５の作る回転磁界に同期して回転子１６が回転す
る。回転子１６が回転磁界に同期して回転している時、
回転子鉄心３における磁束密度は固定子４のティース６
とスロット７の影響を受けて時間的に変化する。
【００２４】このため、従来の永久磁石型モータにおい
ては、回転子鉄心３および永久磁石１にこの磁束をうち
消す向きに渦電流が生じる。回転子鉄心３は、通常絶縁
された積層鋼板で構成されるためほとんど渦電流は流れ
ないが、導電率の大きい磁石では回転子鉄心３のような
積層構造をしていないために渦電流が流れる。
ては、回転子鉄心３および永久磁石１にこの磁束をうち
消す向きに渦電流が生じる。回転子鉄心３は、通常絶縁
された積層鋼板で構成されるためほとんど渦電流は流れ
ないが、導電率の大きい磁石では回転子鉄心３のような
積層構造をしていないために渦電流が流れる。
【００２５】そこで、本実施の形態においては、図２の
ように永久磁石１回転軸１５の軸方向に複数に分割し、
かつ分割した磁石１ａ〜１ｃそれぞれの間に絶縁層２を
設けた。ここで、図２は、本実施の形態における回転子
１６の状態を示す説明図であり、この図においては、理
解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石１の回
転子１６内部における記載を省略するとともに、回転軸
１５の回転子１６内部における記載も省略した。尚、回
転軸１５は図２において、回転子１６の内部を上下方向
に貫くように配置されている。
ように永久磁石１回転軸１５の軸方向に複数に分割し、
かつ分割した磁石１ａ〜１ｃそれぞれの間に絶縁層２を
設けた。ここで、図２は、本実施の形態における回転子
１６の状態を示す説明図であり、この図においては、理
解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石１の回
転子１６内部における記載を省略するとともに、回転軸
１５の回転子１６内部における記載も省略した。尚、回
転軸１５は図２において、回転子１６の内部を上下方向
に貫くように配置されている。
【００２６】このように構成することで、永久磁石１に
発生する渦電流は減少し、損失を低減するとともに発熱
による減磁を防ぐことが出来る。
発生する渦電流は減少し、損失を低減するとともに発熱
による減磁を防ぐことが出来る。
【００２７】ここで、絶縁層２の材料としては、例えば
シリコン、エポキシ接着剤、プラスチック、又は熱収縮
性の膜等を用いる。
シリコン、エポキシ接着剤、プラスチック、又は熱収縮
性の膜等を用いる。
【００２８】実施の形態２．上記実施の形態１は、永久
磁石１を回転子１６中に埋め込んだ例であったが、図３
及び図４に示すように、永久磁石１を埋め込むことな
く、回転子１６の表面に固定したモータについても、軸
方向に分割する技術を適用可能である。
磁石１を回転子１６中に埋め込んだ例であったが、図３
及び図４に示すように、永久磁石１を埋め込むことな
く、回転子１６の表面に固定したモータについても、軸
方向に分割する技術を適用可能である。
【００２９】図３は、本実施の形態における永久磁石型
モータの要部断面図である。本実施の形態における永久
磁石型モータは、この図に示すように、回転子１６の表
面に永久磁石１を固定した集中巻の構造を有する。この
ように、回転子１６表面に永久磁石１を固定した場合に
も、磁石埋め込み型モータの場合と同様に、回転子鉄心
３の磁束密度が固定子４のティース６とスロット７の影
響を受けて時間的に変化する。そして、この磁束の変化
を妨げるように永久磁石１の内部に渦電流が発生しよう
とする。
モータの要部断面図である。本実施の形態における永久
磁石型モータは、この図に示すように、回転子１６の表
面に永久磁石１を固定した集中巻の構造を有する。この
ように、回転子１６表面に永久磁石１を固定した場合に
も、磁石埋め込み型モータの場合と同様に、回転子鉄心
３の磁束密度が固定子４のティース６とスロット７の影
響を受けて時間的に変化する。そして、この磁束の変化
を妨げるように永久磁石１の内部に渦電流が発生しよう
とする。
【００３０】そこで、図４に示すように、永久磁石１を
回転軸１５の軸方向に分割し、各磁石１ｄ〜１ｆの間に
絶縁層２を設けることにより、渦電流を低減し発熱によ
る減磁を防止することが出来る。
回転軸１５の軸方向に分割し、各磁石１ｄ〜１ｆの間に
絶縁層２を設けることにより、渦電流を低減し発熱によ
る減磁を防止することが出来る。
【００３１】ここで、図４は、本実施の形態における回
転子１６の状態を示す説明図であり、この図において
は、理解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石
１の回転子１６内部における記載を省略するとともに、
回転軸１５の回転子１６内部における記載も省略した。
尚、回転軸１５は図４において、回転子１６の内部を上
下方向に貫くように配置されている。
転子１６の状態を示す説明図であり、この図において
は、理解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石
１の回転子１６内部における記載を省略するとともに、
回転軸１５の回転子１６内部における記載も省略した。
尚、回転軸１５は図４において、回転子１６の内部を上
下方向に貫くように配置されている。
【００３２】なお、絶縁層２の材料としては、例えばシ
リコン、エポキシ接着剤、プラスチック、又は熱収縮性
の膜等を用いる。
リコン、エポキシ接着剤、プラスチック、又は熱収縮性
の膜等を用いる。
【００３３】実施の形態３．上記実施の形態１及び２に
おいては、渦電流を低減するために、永久磁石を軸方向
にのみ分割し、分割された磁石のそれぞれの間に絶縁層
を設けていた。渦電流を低減するためには、既に述べた
ように変化する磁束に対して垂直な面の幅が小さいほど
効果があるため、なるべく磁石を細かく分割するのがよ
い。
おいては、渦電流を低減するために、永久磁石を軸方向
にのみ分割し、分割された磁石のそれぞれの間に絶縁層
を設けていた。渦電流を低減するためには、既に述べた
ように変化する磁束に対して垂直な面の幅が小さいほど
効果があるため、なるべく磁石を細かく分割するのがよ
い。
【００３４】そこで、本実施の形態においては、図５に
示すように、軸方向にも周方向にも永久磁石１を分割
し、各々の永久磁石１ｊ〜１ｒのそれぞれの間に絶縁層
２を設けることにより、永久磁石１に発生する渦電流の
発生を低減し、損失を小さくし発熱による減磁を防いで
いる。このように、永久磁石１を軸方向にも周方向にも
分割することで、軸方向のみあるいは周方向のみに分割
した場合に比べて、渦電流及び発熱の低減の効果は大き
い。
示すように、軸方向にも周方向にも永久磁石１を分割
し、各々の永久磁石１ｊ〜１ｒのそれぞれの間に絶縁層
２を設けることにより、永久磁石１に発生する渦電流の
発生を低減し、損失を小さくし発熱による減磁を防いで
いる。このように、永久磁石１を軸方向にも周方向にも
分割することで、軸方向のみあるいは周方向のみに分割
した場合に比べて、渦電流及び発熱の低減の効果は大き
い。
【００３５】ここで、図５は、本実施の形態における回
転子１６の状態を示す説明図であり、この図において
は、理解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石
１の回転子１６内部における記載を省略するとともに、
回転軸１５の回転子１６内部における記載も省略した。
尚、回転軸１５は図５において、回転子１６の内部を上
下方向に貫くように配置されている。
転子１６の状態を示す説明図であり、この図において
は、理解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石
１の回転子１６内部における記載を省略するとともに、
回転軸１５の回転子１６内部における記載も省略した。
尚、回転軸１５は図５において、回転子１６の内部を上
下方向に貫くように配置されている。
【００３６】図５は磁石埋め込み型のモータについて示
しているが、ロータ表面に永久磁石を固定したモータに
ついても、同様に永久磁石を軸方向にも周方向にも分割
することにより渦電流及び発熱を低減することが出来
る。
しているが、ロータ表面に永久磁石を固定したモータに
ついても、同様に永久磁石を軸方向にも周方向にも分割
することにより渦電流及び発熱を低減することが出来
る。
【００３７】実施の形態４．本実施の形態における永久
磁石型モータは、分割された永久磁石１ａａ〜１ｃｃの
それぞれの表面に絶縁膜９をコーティングしている点を
除いて、実施の形態１と同様の構造である。
磁石型モータは、分割された永久磁石１ａａ〜１ｃｃの
それぞれの表面に絶縁膜９をコーティングしている点を
除いて、実施の形態１と同様の構造である。
【００３８】実施の形態１では、分割された永久磁石１
ａ〜１ｃの相互間のみに絶縁層２を設けて永久磁石１に
発生する渦電流を低減するものであった。その場合、回
転子鉄心３間と永久磁石１の間は短絡されているため、
永久磁石１と回転子鉄心３との間に渦電流が流れる。
ａ〜１ｃの相互間のみに絶縁層２を設けて永久磁石１に
発生する渦電流を低減するものであった。その場合、回
転子鉄心３間と永久磁石１の間は短絡されているため、
永久磁石１と回転子鉄心３との間に渦電流が流れる。
【００３９】そこで、本実施の形態においては、分割さ
れた永久磁石１ａａ〜１ｃｃのそれぞれの表面を絶縁膜
９でコーティングすることで、回転子鉄心３との間に渦
電流が流れないようにした。図６に、表面を絶縁膜９で
コーティングされた永久磁石１ａａを示す。
れた永久磁石１ａａ〜１ｃｃのそれぞれの表面を絶縁膜
９でコーティングすることで、回転子鉄心３との間に渦
電流が流れないようにした。図６に、表面を絶縁膜９で
コーティングされた永久磁石１ａａを示す。
【００４０】又、図７には、分割され絶縁膜９でコーテ
ィングされた永久磁石１ａａ〜１ｃｃを軸方向に並べた
例を示しているが、このときの磁石１の分割方法は、軸
方向のみでも、軸方向および周方向両方に分割してもよ
い。
ィングされた永久磁石１ａａ〜１ｃｃを軸方向に並べた
例を示しているが、このときの磁石１の分割方法は、軸
方向のみでも、軸方向および周方向両方に分割してもよ
い。
【００４１】ここで、図７は、本実施の形態における回
転子１６の状態を示す説明図であり、この図において
は、理解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石
１の回転子１６内部における記載を省略するとともに、
回転軸１５の回転子１６内部における記載も省略した。
尚、回転軸１５は図７において、回転子１６の内部を上
下方向に貫くように配置されている。
転子１６の状態を示す説明図であり、この図において
は、理解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石
１の回転子１６内部における記載を省略するとともに、
回転軸１５の回転子１６内部における記載も省略した。
尚、回転軸１５は図７において、回転子１６の内部を上
下方向に貫くように配置されている。
【００４２】なお、絶縁膜９でコーティングする手法と
しては、絶縁テープを磁石に巻き付ける方法や樹脂を塗
装する方法などがあるが、前者はコーティングが容易で
あるという利点があり、後者は大量に絶縁膜を表面に施
す場合に有効である。
しては、絶縁テープを磁石に巻き付ける方法や樹脂を塗
装する方法などがあるが、前者はコーティングが容易で
あるという利点があり、後者は大量に絶縁膜を表面に施
す場合に有効である。
【００４３】上記の説明では、実施の形態１との相違点
について記述したが、本実施の形態で示した原理は、実
施の形態２及び３に対しても適用可能であることは言う
までもない。
について記述したが、本実施の形態で示した原理は、実
施の形態２及び３に対しても適用可能であることは言う
までもない。
【００４４】実施の形態５．上記実施の形態１乃至３に
おいては、分割された永久磁石のそれぞれの間にのみ絶
縁層を設けており、一方、実施の形態４においては、分
割された磁石のそれぞれをコーティングする絶縁膜を設
けていた。これに対して、本実施の形態においては、分
割された永久磁石のそれぞれの間にとどまらず、この分
割された永久磁石の固定子に近い側の表面のほぼ全面
（即ち、この分割された永久磁石における回転子径方向
の外側の表面のほぼ全面）にも、絶縁層２を設けた構造
としている。
おいては、分割された永久磁石のそれぞれの間にのみ絶
縁層を設けており、一方、実施の形態４においては、分
割された磁石のそれぞれをコーティングする絶縁膜を設
けていた。これに対して、本実施の形態においては、分
割された永久磁石のそれぞれの間にとどまらず、この分
割された永久磁石の固定子に近い側の表面のほぼ全面
（即ち、この分割された永久磁石における回転子径方向
の外側の表面のほぼ全面）にも、絶縁層２を設けた構造
としている。
【００４５】導電率の高い永久磁石を用いた永久磁石型
モータにおいては、渦電流は永久磁石の内部よりも固定
子に近い側の表面付近にてより多く発生する。そのた
め、特に、永久磁石埋め込み型モータにおいては、永久
磁石の固定子に近い側の表面と回転子鉄心との間に、過
電流が発生しやすい。ここで、回転子鉄心が積層構造を
していない場合には、積層構造を取る場合に比べ、より
多くの過電流が発生することとなる。
モータにおいては、渦電流は永久磁石の内部よりも固定
子に近い側の表面付近にてより多く発生する。そのた
め、特に、永久磁石埋め込み型モータにおいては、永久
磁石の固定子に近い側の表面と回転子鉄心との間に、過
電流が発生しやすい。ここで、回転子鉄心が積層構造を
していない場合には、積層構造を取る場合に比べ、より
多くの過電流が発生することとなる。
【００４６】そこで、本実施の形態においては、例えば
図８に示すように、周方向に分割された永久磁石１ｇ〜
１ｉの固定子に近い側（即ち、回転軸１５に遠い側）の
表面のほぼ全面に絶縁層２を設けることにより、回転子
鉄心３と永久磁石１との間に流れる電流経路を断ち、永
久磁石１に発生する渦電流の発生を低減し、損失を小さ
くし発熱による減磁を防いでいる。
図８に示すように、周方向に分割された永久磁石１ｇ〜
１ｉの固定子に近い側（即ち、回転軸１５に遠い側）の
表面のほぼ全面に絶縁層２を設けることにより、回転子
鉄心３と永久磁石１との間に流れる電流経路を断ち、永
久磁石１に発生する渦電流の発生を低減し、損失を小さ
くし発熱による減磁を防いでいる。
【００４７】又、永久磁石１の固定子から遠い部分にお
いては渦電流の発生が少ないため、固定子から遠い側
（即ち、回転軸１５に近い側）の絶縁層を省略すること
が可能となり、実施の形態４のように、分割された永久
磁石の表面をコーティングする場合に比べて、絶縁材料
を節約することが可能となり、生産コストの低減にもつ
ながる。
いては渦電流の発生が少ないため、固定子から遠い側
（即ち、回転軸１５に近い側）の絶縁層を省略すること
が可能となり、実施の形態４のように、分割された永久
磁石の表面をコーティングする場合に比べて、絶縁材料
を節約することが可能となり、生産コストの低減にもつ
ながる。
【００４８】又、永久磁石１の表面に設けられた絶縁層
２は磁気的には空隙とほぼ同じ役割を果たすため、この
絶縁層２が厚いとトルクの低下につながる。そこで、本
実施の形態のごとく、永久磁石１の固定子側表面にのみ
絶縁層２を設けた場合においては、固定子に近い側と遠
い側の両方に絶縁層２を設ける場合に比べてトルクが大
きくなり、有利になる。
２は磁気的には空隙とほぼ同じ役割を果たすため、この
絶縁層２が厚いとトルクの低下につながる。そこで、本
実施の形態のごとく、永久磁石１の固定子側表面にのみ
絶縁層２を設けた場合においては、固定子に近い側と遠
い側の両方に絶縁層２を設ける場合に比べてトルクが大
きくなり、有利になる。
【００４９】ここで、図８は、本実施の形態における回
転子１６の状態を示す説明図であり、この図において
は、理解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石
１の回転子１６内部における記載を省略するとともに、
回転軸１５の回転子１６内部における記載も省略した。
尚、回転軸１５は図８において、回転子１６の内部を上
下方向に貫くように配置されている。
転子１６の状態を示す説明図であり、この図において
は、理解を容易にするため、視点から遠い側の永久磁石
１の回転子１６内部における記載を省略するとともに、
回転軸１５の回転子１６内部における記載も省略した。
尚、回転軸１５は図８において、回転子１６の内部を上
下方向に貫くように配置されている。
【００５０】尚、図８においては、永久磁石１を回転軸
１５の周方向に分割した例を示したが、軸方向、あるい
は軸方向と周方向の両方に分割しても良いことは言うま
でもない。
１５の周方向に分割した例を示したが、軸方向、あるい
は軸方向と周方向の両方に分割しても良いことは言うま
でもない。
【００５１】実施の形態６．本実施の形態における永久
磁石型モータは、永久磁石を、薄い板状の永久磁石と絶
縁層とを交互に積み重ねて構成している点を除いて、実
施の形態１と同様の構造である。
磁石型モータは、永久磁石を、薄い板状の永久磁石と絶
縁層とを交互に積み重ねて構成している点を除いて、実
施の形態１と同様の構造である。
【００５２】図９は、本実施の形態における、薄い板状
の永久磁石１２ａ〜１２ｆと絶縁層２とを交互に積み重
ねて構成される永久磁石１の構成図である。一般に、変
化する磁束に垂直な面の幅を小さくすることで渦電流は
軽減できるので、導電性の永久磁石の幅を出来るだけ小
さくすることが望ましい。そこで、あらかじめ薄い板状
の着磁前の永久磁石１２ａ〜１２ｆと絶縁層２とを接着
して交互に積み重ね、ある一定の長さの磁石を構成す
る。この積層された磁石１２ａ〜１２ｆに着磁を行って
から回転子に挿入するか、あるいは、回転子３に挿入し
てから着磁を行う。
の永久磁石１２ａ〜１２ｆと絶縁層２とを交互に積み重
ねて構成される永久磁石１の構成図である。一般に、変
化する磁束に垂直な面の幅を小さくすることで渦電流は
軽減できるので、導電性の永久磁石の幅を出来るだけ小
さくすることが望ましい。そこで、あらかじめ薄い板状
の着磁前の永久磁石１２ａ〜１２ｆと絶縁層２とを接着
して交互に積み重ね、ある一定の長さの磁石を構成す
る。この積層された磁石１２ａ〜１２ｆに着磁を行って
から回転子に挿入するか、あるいは、回転子３に挿入し
てから着磁を行う。
【００５３】このように、板状の薄い永久磁石１２ａ〜
１２ｆと絶縁層２を積層することにより、回転子鉄心３
や固定子鉄心４によく用いられる積層鋼板と同様にほと
んど渦電流が発生せず、損失の低減および発熱による磁
石の減磁を防ぐことが出来る。
１２ｆと絶縁層２を積層することにより、回転子鉄心３
や固定子鉄心４によく用いられる積層鋼板と同様にほと
んど渦電流が発生せず、損失の低減および発熱による磁
石の減磁を防ぐことが出来る。
【００５４】又、上記の永久磁石１２ａ〜１２ｆと絶縁
層２を積層して形成される磁石の表面に、絶縁膜をコー
ティングしても良く、さらに、このときの絶縁膜は絶縁
層２と同様の絶縁体であればよい。
層２を積層して形成される磁石の表面に、絶縁膜をコー
ティングしても良く、さらに、このときの絶縁膜は絶縁
層２と同様の絶縁体であればよい。
【００５５】尚、上記実施の形態１乃至６においては、
絶縁層２、絶縁膜９はなるべく薄くすることが望まれ
る。その理由は、絶縁層２、絶縁膜９は起磁力を発生し
ないため、これらが厚いと磁石１のみで構成される場合
に比べて起磁力が低下するからである。
絶縁層２、絶縁膜９はなるべく薄くすることが望まれ
る。その理由は、絶縁層２、絶縁膜９は起磁力を発生し
ないため、これらが厚いと磁石１のみで構成される場合
に比べて起磁力が低下するからである。
【００５６】実施の形態７．本実施の形態における永久
磁石型モータは、永久磁石を、導電率の大きい磁石材料
と導電率が小さい磁石材料とを交互に積層して構成して
いる点を除いて、実施の形態１と同様の構造である。
磁石型モータは、永久磁石を、導電率の大きい磁石材料
と導電率が小さい磁石材料とを交互に積層して構成して
いる点を除いて、実施の形態１と同様の構造である。
【００５７】図１０は、本実施の形態おける、導電率の
大きい磁石材料１０と導電率が小さい磁石材料１１とを
交互にモータの軸方向に積層して構成した永久磁石１の
構成図である。
大きい磁石材料１０と導電率が小さい磁石材料１１とを
交互にモータの軸方向に積層して構成した永久磁石１の
構成図である。
【００５８】希土類磁石等の導電率の大きい磁石材料１
０では、導電率が大きいために渦電流が流れるのに対し
て、フェライト系などの導電率の小さい磁石材料１１で
は、希土類磁石などに比べて起磁力は小さいが導電率は
低く、ほぼ絶縁体と同様に考えることができるので、渦
電流は流れない。
０では、導電率が大きいために渦電流が流れるのに対し
て、フェライト系などの導電率の小さい磁石材料１１で
は、希土類磁石などに比べて起磁力は小さいが導電率は
低く、ほぼ絶縁体と同様に考えることができるので、渦
電流は流れない。
【００５９】そのため、このように導電率の大きい磁石
材料１０と小さい磁石材料１１をそれぞれ層状にして積
み重ねた構造の磁石においては、導電率の小さい磁石材
料１１の層が実施の形態６における絶縁層２と同じ役割
を果たし、この磁石に交番磁界をかけたとき、変化する
磁束と垂直な導体面の幅が小さくなるため、渦電流はほ
とんど流れない。
材料１０と小さい磁石材料１１をそれぞれ層状にして積
み重ねた構造の磁石においては、導電率の小さい磁石材
料１１の層が実施の形態６における絶縁層２と同じ役割
を果たし、この磁石に交番磁界をかけたとき、変化する
磁束と垂直な導体面の幅が小さくなるため、渦電流はほ
とんど流れない。
【００６０】さらに、絶縁層として働く導電率が小さい
磁石材料１１は、実施の形態６の絶縁層２とは異なり起
磁力を発生するため、導電率が小さい磁石材料１１の厚
さを実施の形態６の絶縁層２の厚さと同じにしたとき、
即ち、絶縁層２を導電率が小さい磁石材料１１に置き換
えたとき、磁石全体の起磁力は大きくなり、結果として
モータのトルクが大きく、有利である。
磁石材料１１は、実施の形態６の絶縁層２とは異なり起
磁力を発生するため、導電率が小さい磁石材料１１の厚
さを実施の形態６の絶縁層２の厚さと同じにしたとき、
即ち、絶縁層２を導電率が小さい磁石材料１１に置き換
えたとき、磁石全体の起磁力は大きくなり、結果として
モータのトルクが大きく、有利である。
【００６１】上記実施の形態１乃至７においては、モー
タの電機子巻線５が集中巻のときに、特に有効である。
一般に、電機子巻線５が集中巻のときには、分布巻の場
合に比べて、電機子起磁力高調波が大きいため、永久磁
石１に渦電流が発生しやすく、それに伴う損失あるいは
発熱による減磁が問題となる。そこで、上記実施の形態
１乃至７において示した技術を用いることにより、電機
子巻線５が集中巻の場合においても上記の問題点を克服
でき、その効果は分布巻の場合に比べて顕著である。
タの電機子巻線５が集中巻のときに、特に有効である。
一般に、電機子巻線５が集中巻のときには、分布巻の場
合に比べて、電機子起磁力高調波が大きいため、永久磁
石１に渦電流が発生しやすく、それに伴う損失あるいは
発熱による減磁が問題となる。そこで、上記実施の形態
１乃至７において示した技術を用いることにより、電機
子巻線５が集中巻の場合においても上記の問題点を克服
でき、その効果は分布巻の場合に比べて顕著である。
【００６２】
【発明の効果】この発明に係る永久磁石型モータは、軸
方向において複数個に分割された永久磁石と、この分割
された永久磁石のそれぞれの間に設けられた絶縁体と、
を有する回転子を備えたので、上記永久磁石で発生する
渦電流損を低減するとともに、発熱による該永久磁石の
減磁を防ぐという効果がある。
方向において複数個に分割された永久磁石と、この分割
された永久磁石のそれぞれの間に設けられた絶縁体と、
を有する回転子を備えたので、上記永久磁石で発生する
渦電流損を低減するとともに、発熱による該永久磁石の
減磁を防ぐという効果がある。
【００６３】又、軸方向及び周方向のそれぞれの方向に
おいて複数個に分割された永久磁石と、この分割された
永久磁石のそれぞれの間に設けられた絶縁体と、を有す
る回転子を備えたので、上記永久磁石で発生する渦電流
損、及び発熱による該永久磁石の減磁を、さらに抑制で
きるという効果がある。
おいて複数個に分割された永久磁石と、この分割された
永久磁石のそれぞれの間に設けられた絶縁体と、を有す
る回転子を備えたので、上記永久磁石で発生する渦電流
損、及び発熱による該永久磁石の減磁を、さらに抑制で
きるという効果がある。
【００６４】又、絶縁体が、分割された永久磁石のそれ
ぞれの表面を覆っているので、上記永久磁石で発生する
渦電流損を低減し、発熱による該永久磁石の減磁を防ぐ
とともに、上記回転子において、上記永久磁石とそれ以
外の部分との間に生じる渦電流損を低減するという効果
がある。
ぞれの表面を覆っているので、上記永久磁石で発生する
渦電流損を低減し、発熱による該永久磁石の減磁を防ぐ
とともに、上記回転子において、上記永久磁石とそれ以
外の部分との間に生じる渦電流損を低減するという効果
がある。
【００６５】又、絶縁体が、分割された永久磁石のそれ
ぞれの間に設けられるとともに、上記分割された永久磁
石における回転子径方向の外側の表面のほぼ全面に設け
られているので、上記永久磁石で発生する渦電流損、及
び発熱による該永久磁石の減磁をさらに抑制できるとと
もに、表面をコーティングする場合に比べて、絶縁材料
を節約することが可能となり、生産コストの低減を図る
ことができ、しかも、固定子に近い側と遠い側の両方に
絶縁体を設ける場合に比べて、トルクが大きくなり有利
である。
ぞれの間に設けられるとともに、上記分割された永久磁
石における回転子径方向の外側の表面のほぼ全面に設け
られているので、上記永久磁石で発生する渦電流損、及
び発熱による該永久磁石の減磁をさらに抑制できるとと
もに、表面をコーティングする場合に比べて、絶縁材料
を節約することが可能となり、生産コストの低減を図る
ことができ、しかも、固定子に近い側と遠い側の両方に
絶縁体を設ける場合に比べて、トルクが大きくなり有利
である。
【００６６】又、板状の永久磁石と絶縁層を交互に積層
した構造の永久磁石を有する回転子を備えたので、上記
磁石で発生する渦電流損を低減するとともに、発熱によ
る該永久磁石の減磁を防ぐという効果がある。
した構造の永久磁石を有する回転子を備えたので、上記
磁石で発生する渦電流損を低減するとともに、発熱によ
る該永久磁石の減磁を防ぐという効果がある。
【００６７】又、導電率の大きい磁石材料と導電率の小
さい磁石材料とを交互に積層した構造の永久磁石を有す
る回転子を備えたので、上記磁石で発生する渦電流損を
低減するとともに、発熱による該永久磁石の減磁を防ぐ
という効果がある。さらに、導電率が小さい磁石材料
は、絶縁層を積層した場合と異なり起磁力を発生するた
め、磁石全体の起磁力は大きくなり、結果としてモータ
のトルクが大きく有利である。
さい磁石材料とを交互に積層した構造の永久磁石を有す
る回転子を備えたので、上記磁石で発生する渦電流損を
低減するとともに、発熱による該永久磁石の減磁を防ぐ
という効果がある。さらに、導電率が小さい磁石材料
は、絶縁層を積層した場合と異なり起磁力を発生するた
め、磁石全体の起磁力は大きくなり、結果としてモータ
のトルクが大きく有利である。
【００６８】又、電機子巻線が集中巻である固定子を備
えたので、分布巻の場合に比べて、渦電流損失の低減な
らびに発熱による減磁を防ぐ効果がより大きく現れる。
えたので、分布巻の場合に比べて、渦電流損失の低減な
らびに発熱による減磁を防ぐ効果がより大きく現れる。
【図１】 実施の形態１に係る永久磁石埋め込み式のモ
ータの要部断面図である。
ータの要部断面図である。
【図２】 実施の形態１に係る永久磁石埋め込み式のモ
ータにおける、回転子の状態を示す説明図である。
ータにおける、回転子の状態を示す説明図である。
【図３】 実施の形態２に係る回転子の表面に永久磁石
を有するモータの要部断面図である。
を有するモータの要部断面図である。
【図４】 実施の形態２に係る回転子の表面に永久磁石
を有するモータにおける、回転子の状態を示す説明図で
ある。
を有するモータにおける、回転子の状態を示す説明図で
ある。
【図５】 実施の形態３に係る永久磁石埋め込み式のモ
ータにおける、回転子の状態を示す説明図である。
ータにおける、回転子の状態を示す説明図である。
【図６】 実施の形態４に係る表面に絶縁膜をコーティ
ングした永久磁石の説明図である。
ングした永久磁石の説明図である。
【図７】 実施の形態４に係る永久磁石埋め込み式のモ
ータにおける、回転子の状態を示す説明図である。
ータにおける、回転子の状態を示す説明図である。
【図８】 実施の形態５に係る永久磁石埋め込み式のモ
ータにおける、回転子の状態を示す説明図である。
ータにおける、回転子の状態を示す説明図である。
【図９】 実施の形態６に係る薄い板状の永久磁石と絶
縁層を交互に積み重ねて構成される永久磁石の構成図で
ある
縁層を交互に積み重ねて構成される永久磁石の構成図で
ある
【図１０】 実施の形態７に係る導電率の大きい磁石材
料と導電率が小さい磁石材料とを交互に積層して構成さ
れる永久磁石の構成図である。
料と導電率が小さい磁石材料とを交互に積層して構成さ
れる永久磁石の構成図である。
１ 永久磁石、１ａ〜１ｒ、１ａａ〜１ｃｃ 分割され
た永久磁石のそれぞれ、２ 絶縁層、 ３ 回転子鉄
心、 ４ 固定子、 ５ 電機子巻線、６ ティース、
７ スロット、 ８ 空隙、 ９ 絶縁膜、１０ 導
電率の大きい磁石材料、 １１ 導電率の小さい磁石材
料、１２ａ〜１２ｆ 板状の永久磁石、 １５ 回転
軸、 １６ 回転子。
た永久磁石のそれぞれ、２ 絶縁層、 ３ 回転子鉄
心、 ４ 固定子、 ５ 電機子巻線、６ ティース、
７ スロット、 ８ 空隙、 ９ 絶縁膜、１０ 導
電率の大きい磁石材料、 １１ 導電率の小さい磁石材
料、１２ａ〜１２ｆ 板状の永久磁石、 １５ 回転
軸、 １６ 回転子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 慎二 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H622 AA03 CA02 CA03 CA07 CA13 CB02 CB03 CB05 CB06 DD01 DD02 PP03 PP07 PP10 PP11 PP19 QA08
Claims (7)
- 【請求項１】 軸方向において複数個に分割された永久
磁石と、この分割された永久磁石のそれぞれの間に設け
られた絶縁体と、を有する回転子を備えた永久磁石型モ
ータ。 - 【請求項２】 軸方向及び周方向のそれぞれの方向にお
いて複数個に分割された永久磁石と、この分割された永
久磁石のそれぞれの間に設けられた絶縁体と、を有する
回転子を備えた永久磁石型モータ。 - 【請求項３】 絶縁体は、分割された永久磁石のそれぞ
れの表面を覆っていることを特徴とする請求項１又は２
記載の永久磁石型モータ。 - 【請求項４】 絶縁体は、分割された永久磁石のそれぞ
れの間に設けられるとともに、上記分割された永久磁石
における回転子径方向の外側の表面のほぼ全面に設けら
れていることを特徴とする請求項１又は２記載の永久磁
石型モータ。 - 【請求項５】 板状の永久磁石と絶縁層を交互に積層し
た構造の永久磁石を有する回転子、を備えた永久磁石型
モータ。 - 【請求項６】 導電率の大きい磁石材料と導電率の小さ
い磁石材料とを交互に積層した構造の永久磁石を有する
回転子、を備えた永久磁石型モータ。 - 【請求項７】 電機子巻線が集中巻である固定子を備え
た請求項１乃至６のいずれか１項に記載の永久磁石型モ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131173A JP2000324736A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | 永久磁石型モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131173A JP2000324736A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | 永久磁石型モータ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005262246A Division JP2005354899A (ja) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | 永久磁石型モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000324736A true JP2000324736A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15051727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11131173A Pending JP2000324736A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | 永久磁石型モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000324736A (ja) |
Cited By (50)
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| A521 | Written amendment |
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| A02 | Decision of refusal |
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