JP2002359942A - 永久磁石型回転電機のロータ構造 - Google Patents
永久磁石型回転電機のロータ構造Info
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- JP2002359942A JP2002359942A JP2001163628A JP2001163628A JP2002359942A JP 2002359942 A JP2002359942 A JP 2002359942A JP 2001163628 A JP2001163628 A JP 2001163628A JP 2001163628 A JP2001163628 A JP 2001163628A JP 2002359942 A JP2002359942 A JP 2002359942A
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石の割れを防止し、耐遠心力強度を向
上する。 【解決手段】 ロータ１のロータコア３には、多数の収
容孔４が形成され、この収容孔４に永久磁石５が挿入さ
れている。更にトルクに寄与する磁束成分を増大させる
ために、収容孔４の両端部分にはスリット６が形成され
ている。スリット６により形成されたかど部が、永久磁
石５に接触して応力集中が発生することを防止するた
め、スリット６に樹脂１０を充填している。このように
樹脂１０を充填しているため、永久磁石５とロータコア
３とが密着して応力集中が緩和され、永久磁石５の割れ
が防止され、耐遠心力強度が向上すると共に、モータ性
能（回転数，トルク）が向上する。
上する。 【解決手段】 ロータ１のロータコア３には、多数の収
容孔４が形成され、この収容孔４に永久磁石５が挿入さ
れている。更にトルクに寄与する磁束成分を増大させる
ために、収容孔４の両端部分にはスリット６が形成され
ている。スリット６により形成されたかど部が、永久磁
石５に接触して応力集中が発生することを防止するた
め、スリット６に樹脂１０を充填している。このように
樹脂１０を充填しているため、永久磁石５とロータコア
３とが密着して応力集中が緩和され、永久磁石５の割れ
が防止され、耐遠心力強度が向上すると共に、モータ性
能（回転数，トルク）が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石型回転電機
のロータ構造に関し、永久磁石の耐遠心力強度を向上す
ることができるように工夫したものである。
のロータ構造に関し、永久磁石の耐遠心力強度を向上す
ることができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】界磁として永久磁石を用いた電動機があ
り、このような電動機をＰＭモータと称している。この
ようにロータに永久磁石を備えたＰＭモータの種類とし
て、磁石がロータに埋め込まれている磁石埋め込み型Ｐ
Ｍモータ（ＩＰＭ）がある。
り、このような電動機をＰＭモータと称している。この
ようにロータに永久磁石を備えたＰＭモータの種類とし
て、磁石がロータに埋め込まれている磁石埋め込み型Ｐ
Ｍモータ（ＩＰＭ）がある。
【０００３】ここで従来の磁石埋め込み型ＰＭモータの
ロータ１を、図６を参照して説明する。なお、図６はロ
ータ１を半裁して一部破断して示している。図６に示す
ように、ロータ１のシャフト２には、ロータコア３が取
り付けられており、ロータコア３は積層鋼板により形成
されている。ロータコア３には多数の収容孔４が形成さ
れている。この収容孔４は、軸方向に伸びており、ロー
タコア３の周方向に亘る複数箇所に形成されている。こ
の各収容孔３には界磁となる永久磁石５が挿入して配置
されている。
ロータ１を、図６を参照して説明する。なお、図６はロ
ータ１を半裁して一部破断して示している。図６に示す
ように、ロータ１のシャフト２には、ロータコア３が取
り付けられており、ロータコア３は積層鋼板により形成
されている。ロータコア３には多数の収容孔４が形成さ
れている。この収容孔４は、軸方向に伸びており、ロー
タコア３の周方向に亘る複数箇所に形成されている。こ
の各収容孔３には界磁となる永久磁石５が挿入して配置
されている。
【０００４】更に、収容孔４の周方向に関する両端部分
には、図７にも拡大して示すように、軸方向に伸びるス
リット６が形成されている。このスリット６は収容孔４
に連通しているが、収容孔４に永久磁石５を挿入して
も、空隙として確保される（残る）ようになっている。
には、図７にも拡大して示すように、軸方向に伸びるス
リット６が形成されている。このスリット６は収容孔４
に連通しているが、収容孔４に永久磁石５を挿入して
も、空隙として確保される（残る）ようになっている。
【０００５】ここでスリット６の機能を説明する。永久
磁石５から発生する磁束は、ギャップを通じてステータ
に伝わりトルクに寄与する分と、ロータコア３の中で短
絡してしまいトルクに寄与しない分とに別れる。トルク
に寄与しない磁束を減少させるためには、ロータコア３
内での短絡を少なくすればよい。そこで、スリット６を
設けて磁路を狭くすることで飽和を誘起させて、ロータ
コア３内を磁束が通りにくくして、ステータに伝わる磁
束量を増やすようにしている。また、永久磁石５の端部
を空間（スリット６）にすることで、永久磁石５の磁束
の短絡分が減少する効果がある。
磁石５から発生する磁束は、ギャップを通じてステータ
に伝わりトルクに寄与する分と、ロータコア３の中で短
絡してしまいトルクに寄与しない分とに別れる。トルク
に寄与しない磁束を減少させるためには、ロータコア３
内での短絡を少なくすればよい。そこで、スリット６を
設けて磁路を狭くすることで飽和を誘起させて、ロータ
コア３内を磁束が通りにくくして、ステータに伝わる磁
束量を増やすようにしている。また、永久磁石５の端部
を空間（スリット６）にすることで、永久磁石５の磁束
の短絡分が減少する効果がある。
【０００６】なお、磁石埋め込み型回転電機としては、
ＩＰＭモータのみならず、発電機も存在する。
ＩＰＭモータのみならず、発電機も存在する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図６及び図
７に示す従来のＩＰＭモータのロータ１では、スリット
６を設けているため、永久磁石５の周方向に関する両端
面では、永久磁石６の端面がロータコア３に密着する部
分と、スリット６があるためロータコア３に密着できな
い部分とがでてくる。このため遠心力により永久磁石５
が移動した場合には、かど部Ａ（図７参照）に応力が集
中してしまう。このように応力が集中すると、永久磁石
５に割れが発生する恐れがある。永久磁石の割れは、性
能低下にとどまらず、ロータ１のアンバランスの原因と
なり、シャフト２の損傷等を起こす可能性もある。この
ため、回転速度に制限があった。
７に示す従来のＩＰＭモータのロータ１では、スリット
６を設けているため、永久磁石５の周方向に関する両端
面では、永久磁石６の端面がロータコア３に密着する部
分と、スリット６があるためロータコア３に密着できな
い部分とがでてくる。このため遠心力により永久磁石５
が移動した場合には、かど部Ａ（図７参照）に応力が集
中してしまう。このように応力が集中すると、永久磁石
５に割れが発生する恐れがある。永久磁石の割れは、性
能低下にとどまらず、ロータ１のアンバランスの原因と
なり、シャフト２の損傷等を起こす可能性もある。この
ため、回転速度に制限があった。
【０００８】また空間となるスリット６があるため、永
久磁石５とロータコア３との熱伝達率が低くなり、永久
磁石５の温度が上昇しやすい。永久磁石５の温度が過度
に上昇すると永久磁石５が減磁するため、発生トルクが
減少する。そこで、永久磁石５として耐熱性の良い磁石
を用いる必要がありコストアップを招来していた。
久磁石５とロータコア３との熱伝達率が低くなり、永久
磁石５の温度が上昇しやすい。永久磁石５の温度が過度
に上昇すると永久磁石５が減磁するため、発生トルクが
減少する。そこで、永久磁石５として耐熱性の良い磁石
を用いる必要がありコストアップを招来していた。
【０００９】本発明は上記従来技術に鑑み、永久磁石の
損傷を発生させることなく、また、永久磁石を過熱させ
ることのない、永久磁石型回転電機のロータ構造を提供
することを目的とする。
損傷を発生させることなく、また、永久磁石を過熱させ
ることのない、永久磁石型回転電機のロータ構造を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、ロータコアの周方向に亘る複数箇所に軸方
向に伸びる収容孔が形成され、各収容孔に永久磁石が挿
入・配置されると共に、前記収容孔の周方向に関する両
端部分には、前記収容孔に連通し且つ軸方向に伸びるス
リットが形成され、前記永久磁石が前記収容孔に挿入さ
れた状態でも前記スリットが空隙として確保される永久
磁石型回転電機のロータ構造において、前記スリットに
樹脂を充填したことを特徴とする。
明の構成は、ロータコアの周方向に亘る複数箇所に軸方
向に伸びる収容孔が形成され、各収容孔に永久磁石が挿
入・配置されると共に、前記収容孔の周方向に関する両
端部分には、前記収容孔に連通し且つ軸方向に伸びるス
リットが形成され、前記永久磁石が前記収容孔に挿入さ
れた状態でも前記スリットが空隙として確保される永久
磁石型回転電機のロータ構造において、前記スリットに
樹脂を充填したことを特徴とする。
【００１１】また本発明の構成は、ロータコアの周方向
に亘る複数箇所に軸方向に伸びる収容孔が形成され、各
収容孔に永久磁石が挿入・配置されると共に、前記収容
孔の周方向に関する両端部分には、前記収容孔に連通し
且つ軸方向に伸びるスリットが形成され、前記永久磁石
が前記収容孔に挿入された状態でも前記スリットが空隙
として確保される永久磁石型回転電機のロータ構造にお
いて、前記スリットに、非磁性材料で形成されており前
記永久磁石を反対側の端面に向けて付勢するバネを備え
たことを特徴とする。
に亘る複数箇所に軸方向に伸びる収容孔が形成され、各
収容孔に永久磁石が挿入・配置されると共に、前記収容
孔の周方向に関する両端部分には、前記収容孔に連通し
且つ軸方向に伸びるスリットが形成され、前記永久磁石
が前記収容孔に挿入された状態でも前記スリットが空隙
として確保される永久磁石型回転電機のロータ構造にお
いて、前記スリットに、非磁性材料で形成されており前
記永久磁石を反対側の端面に向けて付勢するバネを備え
たことを特徴とする。
【００１２】また本発明の構成は、ロータコアの周方向
に亘る複数箇所に軸方向に伸びる収容孔が形成され、各
収容孔に永久磁石が挿入・配置されると共に、前記収容
孔の周方向に関する両端部分には、前記収容孔に連通し
且つ軸方向に伸びるスリットが形成され、前記永久磁石
が前記収容孔に挿入された状態でも前記スリットが空隙
として確保される永久磁石型回転電機のロータ構造にお
いて、前記永久磁石の周方向に関する両端面には、非磁
性材料でなる板を接着していることを特徴とする。
に亘る複数箇所に軸方向に伸びる収容孔が形成され、各
収容孔に永久磁石が挿入・配置されると共に、前記収容
孔の周方向に関する両端部分には、前記収容孔に連通し
且つ軸方向に伸びるスリットが形成され、前記永久磁石
が前記収容孔に挿入された状態でも前記スリットが空隙
として確保される永久磁石型回転電機のロータ構造にお
いて、前記永久磁石の周方向に関する両端面には、非磁
性材料でなる板を接着していることを特徴とする。
【００１３】また本発明の構成は、前記板は、径方向に
亘る各位置において軸方向長さが凹凸となった櫛形にな
っていたり、前記スリットには樹脂が充填されているこ
とを特徴とする。
亘る各位置において軸方向長さが凹凸となった櫛形にな
っていたり、前記スリットには樹脂が充填されているこ
とを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００１５】＜第１の実施の形態＞本発明の第１の実施
の形態にかかるＩＰＭモータのロータ構造を、図１及び
図２を参照して説明する。
の形態にかかるＩＰＭモータのロータ構造を、図１及び
図２を参照して説明する。
【００１６】図１に示すように、ロータ１のシャフト２
には、ロータコア３が取り付けられており、ロータコア
３は積層鋼板により形成されている。ロータコア３には
多数の収容孔４が形成されている。この収容孔４は、軸
方向に伸びており、ロータコア３の周方向に亘る複数箇
所に形成されている。この各収容孔３には界磁となる永
久磁石５が挿入して配置されている。
には、ロータコア３が取り付けられており、ロータコア
３は積層鋼板により形成されている。ロータコア３には
多数の収容孔４が形成されている。この収容孔４は、軸
方向に伸びており、ロータコア３の周方向に亘る複数箇
所に形成されている。この各収容孔３には界磁となる永
久磁石５が挿入して配置されている。
【００１７】更に、収容孔４の周方向に関する両端部に
は、図２にも拡大して示すように、軸方向に伸びるスリ
ット６が形成されている。ここまでは、従来技術と同様
の構成になっている。
は、図２にも拡大して示すように、軸方向に伸びるスリ
ット６が形成されている。ここまでは、従来技術と同様
の構成になっている。
【００１８】更に、本実施の形態では、スリット６に樹
脂１０を充填している。この樹脂１０としては、シリカ
を充填したエポキシ樹脂等を採用することができる。こ
のように樹脂１０を充填しているため、ロータコア３と
永久磁石５とが密着する。この結果、永久磁石５の周方
向の端部における応力が緩和され、永久磁石５に割れが
入る恐れがなくなり、耐遠心力強度が向上する。また、
このように機械的な破損を防止することができるため、
回転速度の向上やトルクの増加が可能となり、モータの
性能向上やコストダウンや小型・軽量化が可能になる。
脂１０を充填している。この樹脂１０としては、シリカ
を充填したエポキシ樹脂等を採用することができる。こ
のように樹脂１０を充填しているため、ロータコア３と
永久磁石５とが密着する。この結果、永久磁石５の周方
向の端部における応力が緩和され、永久磁石５に割れが
入る恐れがなくなり、耐遠心力強度が向上する。また、
このように機械的な破損を防止することができるため、
回転速度の向上やトルクの増加が可能となり、モータの
性能向上やコストダウンや小型・軽量化が可能になる。
【００１９】＜第２の実施の形態＞次に本発明の第２の
実施の形態にかかるＩＰＭモータのロータ構造を、要部
拡大図である図３を参照して説明する。
実施の形態にかかるＩＰＭモータのロータ構造を、要部
拡大図である図３を参照して説明する。
【００２０】第２の実施の形態では、図３に示すよう
に、各スリット６に非磁性材料で形成したコイルバネ１
１を備えている。右側のコイルバネ１１は永久磁石５を
左側に向けて付勢し、左側のコイルバネ１１は永久磁石
５を右側に向けて付勢する。このようにして、永久磁石
５を中央に位置させるようにしているため、永久磁石５
がロータコア３のかど部に接触することを防止すること
ができる。このため、永久磁石５がかど部に接触して割
れるという不具合の発生を阻止することができる。ま
た、コイルバネ６により、永久磁石５とロータコア３と
をつないでいるため、冷却効果が向上する。
に、各スリット６に非磁性材料で形成したコイルバネ１
１を備えている。右側のコイルバネ１１は永久磁石５を
左側に向けて付勢し、左側のコイルバネ１１は永久磁石
５を右側に向けて付勢する。このようにして、永久磁石
５を中央に位置させるようにしているため、永久磁石５
がロータコア３のかど部に接触することを防止すること
ができる。このため、永久磁石５がかど部に接触して割
れるという不具合の発生を阻止することができる。ま
た、コイルバネ６により、永久磁石５とロータコア３と
をつないでいるため、冷却効果が向上する。
【００２１】また、この実施の形態では、永久磁石５の
取り外しが容易である。更に、電流による脈動分がコイ
ルバネ１１によって吸収・緩和されるので、電流変化分
のトルクリップルを少なくすることができる。
取り外しが容易である。更に、電流による脈動分がコイ
ルバネ１１によって吸収・緩和されるので、電流変化分
のトルクリップルを少なくすることができる。
【００２２】なお、コイルバネ６の代わりに、非磁性材
料で形成した板バネを採用することもできる。他の部分
の構成は第１の実施の形態と同様である。
料で形成した板バネを採用することもできる。他の部分
の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００２３】＜第３の実施の形態＞次に本発明の第３の
実施の形態にかかるＩＰＭモータのロータ構造を、要部
拡大図である図４及び図４のＶ−Ｖ拡大断面図である図
５を参照して説明する。
実施の形態にかかるＩＰＭモータのロータ構造を、要部
拡大図である図４及び図４のＶ−Ｖ拡大断面図である図
５を参照して説明する。
【００２４】第３の実施の形態では、図４に示すよう
に、永久磁石５の周方向に関する両端面に、非磁性材料
でなる板１２を接着している。この板１２は、非磁性材
料である銅板やアルミ板や樹脂（ＦＲＰ）板等を採用す
ることができる。板１２の弾性係数は永久磁石５よりも
低いため、このような板１２を介して永久磁石５がロー
タコア３のかど部に接触しても、板１２にて応力集中を
緩和することができ、永久磁石５がかど部に接触して割
れるという不具合の発生を阻止することができる。
に、永久磁石５の周方向に関する両端面に、非磁性材料
でなる板１２を接着している。この板１２は、非磁性材
料である銅板やアルミ板や樹脂（ＦＲＰ）板等を採用す
ることができる。板１２の弾性係数は永久磁石５よりも
低いため、このような板１２を介して永久磁石５がロー
タコア３のかど部に接触しても、板１２にて応力集中を
緩和することができ、永久磁石５がかど部に接触して割
れるという不具合の発生を阻止することができる。
【００２５】また図５に示すように、板１２の形状を、
径方向（図中β方向）に亘る各位置において軸方向長さ
（図中α方向長さ）が凹凸となった櫛形にすることによ
り、渦電流の発生を少なくすることができる。
径方向（図中β方向）に亘る各位置において軸方向長さ
（図中α方向長さ）が凹凸となった櫛形にすることによ
り、渦電流の発生を少なくすることができる。
【００２６】更に、スリット６を空隙のままにしていた
り、スリット６に樹脂１０を充填するようにしてもよ
い。
り、スリット６に樹脂１０を充填するようにしてもよ
い。
【００２７】なお本発明は、磁石埋め込み型電動機のみ
ならず、磁石埋め込み型発電機にも適用することができ
る。
ならず、磁石埋め込み型発電機にも適用することができ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように本発明では、回転時に発生する永久磁石の耐遠心
力強度を向上することができ、永久磁石の破壊を防止す
ることができる。また、性能面からは、回転速度の向上
およびトルクの増加が可能となり、モータのコストダウ
ンや小型・軽量化が可能となる。更に、バネを用いた構
造では、磁石の取り外しが容易となると共に、電流によ
る脈動分がバネによって吸収・緩和されるので、電流変
化分のトルクリップルを少なくすることができる。
ように本発明では、回転時に発生する永久磁石の耐遠心
力強度を向上することができ、永久磁石の破壊を防止す
ることができる。また、性能面からは、回転速度の向上
およびトルクの増加が可能となり、モータのコストダウ
ンや小型・軽量化が可能となる。更に、バネを用いた構
造では、磁石の取り外しが容易となると共に、電流によ
る脈動分がバネによって吸収・緩和されるので、電流変
化分のトルクリップルを少なくすることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるＰＭモータ
のロータを示す構成図。
のロータを示す構成図。
【図２】第１の実施の形態にかかるＰＭモータのロータ
構造の要部を示す拡大断面図。
構造の要部を示す拡大断面図。
【図３】第２の実施の形態にかかるＰＭモータのロータ
構造の要部を示す拡大断面図。
構造の要部を示す拡大断面図。
【図４】第３の実施の形態にかかるＰＭモータのロータ
構造の要部を示す拡大断面図。
構造の要部を示す拡大断面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図。
【図６】従来のＰＭモータのロータを示す構成図。
【図７】従来のＰＭモータのロータ構造の要部を示す拡
大断面図。
大断面図。
１ ロータ ２ シャフト ３ ロータコア ４ 収容孔 ５ 永久磁石 ６ スリット １０ 樹脂 １１ コイルバネ １２ 板
Claims (5)
- 【請求項１】 ロータコアの周方向に亘る複数箇所に軸
方向に伸びる収容孔が形成され、各収容孔に永久磁石が
挿入・配置されると共に、 前記収容孔の周方向に関する両端部分には、前記収容孔
に連通し且つ軸方向に伸びるスリットが形成され、前記
永久磁石が前記収容孔に挿入された状態でも前記スリッ
トが空隙として確保される永久磁石型回転電機のロータ
構造において、 前記スリットに樹脂を充填したことを特徴とする永久磁
石型回転電機のロータ構造。 - 【請求項２】 ロータコアの周方向に亘る複数箇所に軸
方向に伸びる収容孔が形成され、各収容孔に永久磁石が
挿入・配置されると共に、 前記収容孔の周方向に関する両端部分には、前記収容孔
に連通し且つ軸方向に伸びるスリットが形成され、前記
永久磁石が前記収容孔に挿入された状態でも前記スリッ
トが空隙として確保される永久磁石型回転電機のロータ
構造において、 前記スリットに、非磁性材料で形成されており前記永久
磁石を反対側の端面に向けて付勢するバネを備えたこと
を特徴とする永久磁石型回転電機のロータ構造。 - 【請求項３】 ロータコアの周方向に亘る複数箇所に軸
方向に伸びる収容孔が形成され、各収容孔に永久磁石が
挿入・配置されると共に、 前記収容孔の周方向に関する両端部分には、前記収容孔
に連通し且つ軸方向に伸びるスリットが形成され、前記
永久磁石が前記収容孔に挿入された状態でも前記スリッ
トが空隙として確保される永久磁石型回転電機のロータ
構造において、 前記永久磁石の周方向に関する両端面には、非磁性材料
でなる板を接着していることを特徴とする永久磁石型回
転電機のロータ構造。 - 【請求項４】 請求項３において、前記板は、径方向に
亘る各位置において軸方向長さが凹凸となった櫛形にな
っていることを特徴とする永久磁石型回転電機のロータ
構造。 - 【請求項５】 請求項３または請求項４において、前記
スリットには樹脂が充填されていることを特徴とする永
久磁石型回転電機のロータ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163628A JP2002359942A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 永久磁石型回転電機のロータ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163628A JP2002359942A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 永久磁石型回転電機のロータ構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002359942A true JP2002359942A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=19006560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001163628A Withdrawn JP2002359942A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 永久磁石型回転電機のロータ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002359942A (ja) |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005045986A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Denso Corp | 永久磁石回転電機 |
| JP2006149059A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Toyota Motor Corp | ロータおよびロータの製造方法 |
| JP2007159281A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ |
| WO2007100119A1 (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | ロータおよび電動車両 |
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