JP2004032844A

JP2004032844A - ロータ

Info

Publication number: JP2004032844A
Application number: JP2002181940A
Authority: JP
Inventors: Kaname Egawa; 江川　要; ▼高▲部　義之; Yoshiyuki Takabe; Yoshito Nishikawa; 西川　義人; Naoki Oniishi; 鬼石　直城; Takahiro Nakayama; 中山　孝博
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】内部磁石型のロータにおいて、機械的な強度が強く、永久磁石及びステータによる磁束を効率良く活用することができるロータを提供する。
【解決手段】ロータ２は、略円柱形状のロータコア５内部に永久磁石６が周方向に複数収容されてなる。ロータコア５は、磁性部と非磁性部５ｂ，５ｃとが共存される軟磁性材料よりなる略円盤形状の板材が積層されて構成される。非磁性部５ｂ，５ｃは、永久磁石６の漏れ磁束を生じる位置に配置されるとともにロータコア５外周から永久磁石６より径方向内側及び外側に繋がる磁路９，１０を有するように配置される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転磁界型のモータにおけるロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転磁界型のモータにおけるロータとしては、略円柱形状のロータコアの内部に永久磁石を周方向に複数収容してなるもの（内部磁石型）がある。このようなロータは、外部磁石型（ロータコアの外周に永久磁石を接着剤等により固定してなる）ロータに比べて、永久磁石の剥がれや破損が生じないといった利点がある。しかし、内部磁石型のロータでは、ロータコアを単に磁性材料にて構成すると、永久磁石の周囲全体が磁性材料となるため、ロータコア内部で短絡磁路が形成され、所謂漏れ磁束（永久磁石のＮ極から直ぐに自身のＳ極に向かう磁束）が発生することになる。この場合、モータトルクに寄与する永久磁石の磁束を効率良く活用することができないことになる。
【０００３】
そこで、特開平９−１８２３２９号公報では、ロータコア（回転子コア）の漏れ磁束を生じる位置に非磁性部を配置する技術が開示されている。このロータ（回転機用磁石回転子）では、ロータコア内部での短絡磁路がなく、漏れ磁束が低減される。又、この非磁性部は一体物中において強磁性部と共存されるため、ロータコアの漏れ磁束を生じる位置に単に空隙を形成した場合に比べて機械的な強度が強く、ロータコアの割れ等が防止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平９−１８２３２９号公報の図３等に示されたロータでは、永久磁石の端部からロータコア外周に達する非磁性部と、隣り合う永久磁石の端部からロータコア外周に達する非磁性部とが一体形成（共用）される。このため、ロータコア外周（ステータ）からの磁束に対し、永久磁石より径方向外側の磁路しか形成されず、永久磁石の磁束と共にモータトルクに寄与するステータにて発生される磁束が効率良く活用されないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、内部磁石型のロータにおいて、機械的な強度が強く、永久磁石及びステータによる磁束を効率良く活用することができるロータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、略円柱形状のロータコア内部に永久磁石が周方向に複数収容されてなるロータにおいて、前記ロータコアを、磁性部と非磁性部とが共存される素材より構成し、その非磁性部を、前記各永久磁石の漏れ磁束を生じる位置に配置するとともにロータコア外周から前記永久磁石より径方向内側及び外側に繋がる磁路を有するように配置した。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のロータにおいて、前記非磁性部を、前記永久磁石の周方向両側からロータコア外周側に延びるように形成するとともに、隣り合う前記永久磁石から延びる非磁性部とロータコア外周側で所定の間隔を有するように形成することで、前記磁路を形成した。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のロータにおいて、前記各永久磁石は、前記周方向に一対の永久磁石組であって、該永久磁石組の両永久磁石は互いに近接する側がロータコア径方向内側に傾斜した略Ｖ字状に配置された。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のロータにおいて、前記永久磁石組における両永久磁石間に、前記ロータコアの非磁性部を配置した。
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記ロータコアを、略円盤形状の板材を積層して構成した。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記非磁性部を、レーザーによる熱処理にて形成した。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、各永久磁石の漏れ磁束を生じる位置に非磁性部が配置されるため、永久磁石の漏れ磁束が低減され、モータトルクに寄与する永久磁石の磁束を効率良く活用することができる。しかも、非磁性部は、ロータコア外周から前記永久磁石より径方向内側及び外側に繋がる２本の磁路を有するように配置されるため、従来技術に比べて、永久磁石の磁束と共にモータトルクに寄与するステータにて発生される磁束を効率良く活用することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、前記非磁性部が、前記永久磁石の周方向両側からロータコア外周側に延びるように形成されるとともに、隣り合う前記永久磁石から延びる非磁性部とロータコア外周側で所定の間隔を有するように形成されることで、前記磁路が形成される。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、前記各永久磁石は、前記周方向に一対の永久磁石組であって、該永久磁石組の両永久磁石は互いに近接する側がロータコア径方向内側に傾斜した略Ｖ字状に配置される。このようにすると、隣り合う永久磁石組間における隣り合う永久磁石間の磁路が短くなり、それら永久磁石の磁束を効率良く活用することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、前記永久磁石組における両永久磁石間には、ロータコアの非磁性部が配置されるため、同永久磁石組における両永久磁石間において両永久磁石間の漏れ磁束が低減される。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、ロータコアは、略円盤形状の板材が積層されて構成される。このようにすると、板材の状態で（略円柱形状とする前に）非磁性部を容易に形成することができる。よって、ロータコアを容易に得ることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、非磁性部は、レーザーによる熱処理にて形成されるため、ロータコアを容易に得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を回転磁界型のモータに具体化した一実施の形態を図１〜図３に従って説明する。図１に示すように、モータは、ステータ１とロータ２とを備える。
【００１７】
ステータ１は、円環状のステータコア３とコイル巻線４とを備えている。ステータコア３には、その径方向内側に延びる複数のティース３ａが形成されている。そして、各ティース３ａにはコイル巻線４がそれぞれ巻着され、回転磁界を発生するための磁極が構成されている。
【００１８】
ロータ２は、略円柱形状のロータコア５内部に永久磁石６が周方向に複数（本実施の形態では８個）収容されてなる。詳しくは、ロータコア５は、図２に示すように、軸線方向から見て、磁性部５ａと非磁性部５ｂ，５ｃが共存される素材としての軟磁性材料よりなる略円盤形状の板材（コアシート）が積層されて構成されている。尚、図では、視覚的に見易くするため、磁性部５ａと非磁性部５ｂ，５ｃの境界線を実線にて示すとともに、非磁性部５ｂ，５ｃの領域をハッチングにて示している。このロータコア５には、軸方向に貫通する収容部７が周方向に複数形成されている。本実施の形態では、収容部７は、周方向に近接した２つ（一対）を１組として４組形成され、各組の両収容部７は互いに近接する側がロータコア５の径方向内側に傾斜した略Ｖ字形状となるように形成されている。
【００１９】
そして、永久磁石６は、前記各収容部７内に収容されて固定されている。尚、この永久磁石６は、前記収容部７と同様に、周方向に近接した２つ（一対）を１組として４つの永久磁石組８からなり、各永久磁石組８の両永久磁石６は互いに近接する側がロータコア５の径方向内側に傾斜した略Ｖ字形状となるように配置されている。又、永久磁石６は、各永久磁石組８毎に径方向外側を向く極が同じとされ、同永久磁石組８毎に周方向にＮ極とＳ極を交互に繰り返すように設定されている。
【００２０】
前記非磁性部５ｂ，５ｃは、各永久磁石６の漏れ磁束を生じる位置に配置されるとともに、図１に示すように、ロータコア５の外周から永久磁石６より径方向内側及び外側に繋がる磁路９，１０（図１中、矢印で示す）を有するように配置される。尚、前記漏れ磁束を生じる位置とは、図３に示すように、非磁性部５ｂ，５ｃが形成されていないロータコア２１に同様に永久磁石６を設けた場合に漏れ磁束を生じる位置であって、永久磁石６のＮ極から直ぐに（自身の）Ｓ極に向かう磁束の磁路２２（図３中、矢印で示す）を横切る位置である。
【００２１】
詳述すると、非磁性部５ｂは、図２に示すように、各永久磁石組８の周方向両側からロータコア５の外周まで延びるように形成されるとともに、隣り合う永久磁石組８から延びる非磁性部５ｂとロータコア５の外周側で所定の間隔Ｔを有するように形成される。又、非磁性部５ｃは、永久磁石組８における両永久磁石６間に形成される。これにより、前記磁路９，１０（図１参照）が形成されている。尚、本実施の形態では、非磁性部５ｂ，５ｃは、前記板材（コアシート）にレーザーによる熱処理を施すことで形成されている。
【００２２】
上記のように構成されたロータ２は、その中央孔に回転軸が固定され、ステータ１の内側で回転可能に支持される。そして、ロータ２はステータ１にて発生される回転磁界にて回転駆動される。
【００２３】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）各永久磁石６の漏れ磁束を生じる位置に非磁性部５ｂ，５ｃが配置されるため、永久磁石６の漏れ磁束が低減され、モータトルクに寄与する永久磁石６の磁束を効率良く活用することができる。又、非磁性部５ｂ，５ｃは素材（板材）中において磁性部５ａと共存されるため、ロータコアの漏れ磁束を生じる位置に単に空隙を形成した場合に比べて、機械的な強度が強く、ロータコア５の割れ等が発生し難い。しかも、非磁性部５ｂ，５ｃは、ロータコア５の外周から永久磁石６より径方向内側及び外側に繋がる２本の磁路９，１０（図１参照）を有するように配置される。よって、従来技術（特開平９−１８２３２９号公報）に比べて、永久磁石６の磁束と共にモータトルクに寄与するステータ１にて発生される磁束を効率良く活用することができる。
【００２４】
（２）各永久磁石６は、周方向に一対の永久磁石組８であって、該永久磁石組８の両永久磁石６は互いに近接する側がロータコア５の径方向内側に傾斜した略Ｖ字状に配置される。このようにすると、隣り合う永久磁石組８間における隣り合う永久磁石６間の磁路２３（図２中、矢印で示す）が短くなり、それら永久磁石６の磁束を更に効率良く活用することができる。
【００２５】
（３）永久磁石組８における両永久磁石６間には、非磁性部５ｃが配置されるため、該両永久磁石６間において機械的な強度を強くしながら両永久磁石６間の漏れ磁束が低減される。
【００２６】
（４）ロータコア５は、略円盤形状の板材が積層されて構成される。このようにすると、板材の状態で（円柱形状とする前に）非磁性部５ｂ，５ｃを容易に形成することができる。よって、ロータコア５を容易に得ることができる。
【００２７】
（５）非磁性部５ｂ，５ｃは、レーザーによる熱処理を施すことで形成されるため、ロータコア５を容易に得ることができる。
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
【００２８】
・上記実施の形態では、永久磁石組８における両永久磁石６間に非磁性部５ｃを配置したが、永久磁石組８における両永久磁石６間については、図４に示すように、ロータコア３１に永久磁石６の収容部３２から連続した空隙３３を形成することで両永久磁石６間の漏れ磁束を低減するようにしてもよい。
【００２９】
このようにしても、永久磁石６の漏れ磁束が低減され、モータトルクに寄与する永久磁石６の磁束を効率良く活用することができる。又、非磁性部５ｂは素材（板材）中において磁性部と共存されるため、非磁性部５ｂの位置に単に空隙を形成した場合に比べて、機械的な強度が強く、ロータコア３１の割れ等が発生し難い。しかも、非磁性部５ｂは、ロータコア３１の外周から永久磁石６より径方向内側及び外側に繋がる２本の磁路９，１０を有するように配置される。よって、従来技術（特開平９−１８２３２９号公報）に比べて、永久磁石６の磁束と共にモータトルクに寄与するステータ１にて発生される磁束を効率良く活用することができる。
【００３０】
・上記実施の形態では、非磁性部５ｂは各永久磁石組８の周方向両側からロータコア５の外周まで延びるように形成されるとしたが、図５に示すように、永久磁石６の僅かな磁束にて飽和される程度であれば、非磁性部３４をロータコア３５の外周と僅かに離れた位置まで延びるように形成してもよい。又、上記実施の形態では、非磁性部５ｃは永久磁石組８における両永久磁石６間で繋がって形成されるとしたが、図５に示すように、永久磁石６の僅かな磁束にて飽和される程度であれば、非磁性部３６を各永久磁石６から僅かな間隔を有するように形成してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果と略同様の効果を得ることができる。
【００３１】
・上記実施の形態の永久磁石組８（２つの永久磁石６）を１つの永久磁石に変更してもよい。尚、この場合、非磁性部５ｃは不要となる。又、１組の収容部７を１つにする等、適宜各部を変更する必要がある。このようにしても上記実施の形態の効果（１）、（４）、（５）と略同様の効果を得ることができる。
【００３２】
・上記実施の形態では、非磁性部５ｂ，５ｃをレーザーによる熱処理にて形成したが、他の方法で形成するようにしてもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果（１）〜（４）と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
・上記実施の形態では、永久磁石６を周方向に８個（永久磁石組８を４組）設けたが、個数（組数）を適宜変更してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）請求項３に記載のロータにおいて、前記永久磁石組における両永久磁石間に、永久磁石の収容部から連続した空隙を形成したことを特徴とするロータ。このようにすると、前記永久磁石組における両永久磁石間には、永久磁石の収容部から連続した空隙が形成されるため、同永久磁石組における両永久磁石間において両永久磁石の漏れ磁束が低減される。
【００３５】
（ロ）請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロータと、前記ロータ外周に配置され回転磁界を発生するステータとを備えたモータ。このようにすると、モータにおいて、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明の効果を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、内部磁石型のロータにおいて、機械的な強度が強く、永久磁石及びステータによる磁束を効率良く活用することができるロータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるモータの概略構成図。
【図２】本実施の形態におけるロータの概略構成図。
【図３】漏れ磁束を説明するための説明図。
【図４】別例におけるロータの概略構成図。
【図５】別例におけるロータの概略構成図。
【符号の説明】
５，３１，３５…ロータコア、５ａ…磁性部、５ｂ，５ｃ，３４，３６…非磁性部、６…永久磁石、８…永久磁石組、９，１０…磁路、Ｔ…間隔。

Claims

略円柱形状のロータコア（５，３１，３５）内部に永久磁石（６，８）が周方向に複数収容されてなるロータにおいて、
前記ロータコア（５，３１，３５）を、磁性部（５ａ）と非磁性部（５ｂ，５ｃ，３４，３６）とが共存される素材より構成し、その非磁性部（５ｂ，５ｃ，３４，３６）を、前記各永久磁石（６，８）の漏れ磁束を生じる位置に配置するとともにロータコア（５，３１，３５）外周から前記永久磁石（６，８）より径方向内側及び外側に繋がる磁路（９，１０）を有するように配置したことを特徴とするロータ。
請求項１に記載のロータにおいて、
前記非磁性部（５ｂ）を、前記永久磁石（８）の周方向両側からロータコア（５，３１，３５）外周側に延びるように形成するとともに、隣り合う前記永久磁石（８）から延びる非磁性部（５ｂ）とロータコア（５，３１，３５）外周側で所定の間隔（Ｔ）を有するように形成することで、前記磁路（９，１０）を形成したことを特徴とするロータ。
請求項１又は２に記載のロータにおいて、
前記各永久磁石（８）は、前記周方向に一対の永久磁石組（８）であって、該永久磁石組（８）の両永久磁石（６）は互いに近接する側がロータコア径方向内側に傾斜した略Ｖ字状に配置されたことを特徴とするロータ。
請求項３に記載のロータにおいて、
前記永久磁石組（８）における両永久磁石（６）間に、前記ロータコア（５，３５）の非磁性部（５ｃ，３６）を配置したことを特徴とするロータ。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロータにおいて、
前記ロータコア（５，３１，３５）を、略円盤形状の板材を積層して構成したことを特徴とするロータ。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータにおいて、
前記非磁性部（５ｂ，５ｃ，３４，３６）を、レーザーによる熱処理にて形成したことを特徴とするロータ。