JP2004140951A - Permanent magnet-embedded motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石埋め込みモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、あらゆる分野において製品の小型・軽量化の要請が強まっており、駆動源としてのモータにも、かかる要請に応えることができる高い効率性が求められている。
【0003】
高効率モータとしては、永久磁石埋め込みモータ(以下、IPMモータ)がある。IPMモータは、ロータコア内にマグネットが埋設されたロータを有するモータであり、ステータが作り出す回転磁界とロータとの間のマグネットトルクに加え、ロータ表面に形成される回転磁界の磁路に基づくリラクタンストルクを有効に利用することにより高いモータ効率を得ることができる。
【0004】
従来、IPMモータのロータは、電磁鋼鈑を積層してなるロータコアにスリットを形成し、当該スリット内に板状のマグネットを埋設することにより製造されている。このようなIPMモータのモータ効率をより向上させる技術としては、例えば、スリットの端部をロータコア外周近傍まで延設しマグネットの両端に隙間を設けたものがある(特許文献1参照)。
【0005】
これにより、マグネット両端の隙間が非磁性部となり、隣り合うティース間の磁束によるマグネットの減磁が抑制され、安定した駆動トルクを発生することができるとともに、巻線を集中巻きとして巻線巻回率を上げることによりモータ効率の向上を図ることもできる。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−50543号公報(第1図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ロータの回転によってロータコアに当該ロータの回転数の2乗に比例する渦電流損が発生し、高回転域になるほど鉄損が増大するため、モータ効率が低下するという本質的な問題がある。
【0008】
また、従来例のロータコアは、上記のような電磁鋼鈑積層コアであるため、前記スリットの幅と挿入されるマグネットの厚みとを高い精度で一致させるのが困難である。しかし、マグネット挿入時の作業性を考慮し、スリットの幅をマグネットの厚みよりも大きめに形成すると、当該スリットの径方向と直交する両内壁面とマグネットの磁束方向側の両側面である外側面及び内側面との間に非磁性部である隙間ができ、磁束の損失が発生しまうという問題がある。
【0009】
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、モータ効率が高く、且つ生産性の高い永久磁石埋め込みモータを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、巻線が巻回され軸中心方向に向かって延びる複数のティースを有するステータコアと、ロータコアと該ロータコア内に埋設された板状をなす複数のマグネットを有し前記ステータコアの内側に回転可能に収容されるロータと、を備えた永久磁石埋め込みモータであって、前記ロータコアは、絶縁皮膜にて被覆された磁性粉体を圧縮成形してなること、を要旨とする。
【0011】
また、請求項2に記載の発明は、前記各マグネットの磁束方向側の両側面と前記ロータコアとが密着していること、を要旨とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記ロータは、前記各マグネットを金型内に配置し、該マグネットと前記ロータコアとが一体的に形成されてなること、を要旨とする。
【0012】
また、請求項4に記載の発明は、前記各マグネットは、前記ロータコアに形成された収容孔に圧入固定されること、を要旨とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記磁性粉体は、その最外殻に樹脂皮膜層を有すること、を要旨とする。
【0013】
(作用)
請求項1に記載の発明によれば、ロータコアの回転に伴って発生する渦電流ループが磁性粉体内で完結するため渦電流ループが短くなり渦電流損が小さくなる。その結果、高回転領域における鉄損の増大が抑制され、モータ効率が向上する。また、圧縮成形にてロータコアを製造するため、作業性が高く、かつ、成形精度が高いので、ロータの生産性が向上する。
【0014】
請求項2に記載の発明によれば、マグネットの磁束方向両側面がロータコアに密着しているので、マグネットの磁束方向に非磁性部となる隙間がなく磁束損失が少ないため、モータ効率が向上する。
【0015】
請求項3に記載の発明によれば、ロータコアとマグネットとが一体的に形成されるので、マグネットの磁束方向に非磁性部となる隙間ができないため、磁束損失が防止され、結果としてモータ効率が向上する。また、金型にて一度に製造するため、作業工程が大幅に簡略化され生産性が向上する。
【0016】
請求項4に記載の発明によれば、前記収容孔の成形精度が高いので、圧入作業が容易となるため生産性が向上する。また、各マグネットとロータコアとが密着するので、マグネットの磁束方向に非磁性部となる隙間ができない。その結果、磁束損失が防止され、モータ効率が向上する。
【0017】
請求項5に記載の発明によれば、最外殻の樹脂皮膜層が保護膜となるため、圧縮成形時の絶縁皮膜層の損傷による渦電流損抑制効果の低下が防止される。さらに、最外殻層の樹脂皮膜層が結合材となるので、磁性粉体以外の結合材等を混合する必要がなく、生産性が向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を永久磁石埋め込みモータ(以下、IPMモータ)に具体化した一実施形態について、図1〜図8に従って説明する。
【0019】
図1及び図2に示すように、IPMモータ1は、略有底筒状をなすケース2の内周に固着されたステータコア3と、ロータ4と、を備える。ステータコア3は、その内周に等角度間隔にて配設された複数のティース5を有し、当該各ティース5は、ステータコア3の内周から中心方向に向かって延設されている。本実施形態では、各ティース5は、15°間隔にて24本設けられている。各ティース5には、インシュレータ6を介してコア巻線7が巻回されている。尚、図2においては、インシュレータ6及びコア巻線7を省略している。そして、本実施形態では、コア巻線7は、中心角が互いに90°の位置関係にあるティース5に分布巻きにて巻回され、当該コア巻線7には、位相差120°の3相交流電流が供給される。
【0020】
ロータ4は、ロータコア10を備え、当該ロータコア10には板状のマグネット11が埋設されている。本実施形態では、ロータコア10は、絶縁皮膜にて被覆された磁性粉体を圧縮成形してなる。ロータコア10の外周近傍には、当該ロータコア10を軸方向に貫通する収容孔12が、等角度間隔(90°)にて複数(4つ)形成されている。当該各収容孔12は、ロータコア10の径方向と直交する方向両側に向かって当該ロータコア10外周近傍まで延設されており、各収容孔12には各マグネット11が収容されている。
【0021】
図3及び図4に示すように、各マグネット11は、その磁束方向とロータコアの径方向とが一致するよう当該マグネット11の内側面11a又は外側面11bがN極又はS極となるように配置されている。尚、各マグネット11は、隣り合うマグネット11の磁極が交互に逆向き(例えば、外側面11bがN極であるマグネット11の両隣のマグネット11は、外側面11bがS極)となるように各収容孔12内に収容されている。
【0022】
各収容孔12は、そのマグネット11が収容される部分の幅(径方向の長さ)W1が各マグネット11の厚み(径方向の長さ、即ちマグネット11の内側面11aから外側面11bまでの長さ)W2と同一となるように形成されている。各マグネット11は、その内側面11a及び外側面11bが各収容孔12の径方向に直交する両内壁面12a,12bと密着し、各収容孔12内に固着されている。従って、各マグネット11は、その磁束方向において、当該磁束方向側の両側面である当該各マグネット11の内側面11a及び外側面11bとロータコア10と間には隙間が無い。
【0023】
尚、各収容孔12の長さ(径方向と直交する方向の長さ)L1は、各マグネットの長さL2よりも長く形成されており、当該各マグネット11の径方向と直交する方向の両端部11c,11d近傍には、隙間13が形成されている。
【0024】
そして、図1に示すように、ロータ4は、ロータコア10の中心孔15内に回転軸16が圧入固定され、当該回転軸16がケース2及び蓋部17に設けられた軸受け18にて軸支されることにより、前記ステータコア3に囲まれるようケース2及び蓋部17内に回転可能に支持収容されている。
【0025】
次に、本実施形態のロータ4の製造方法について説明する。
図5に示すように、ロータ4は、金型30内に前記各マグネット11を配置した後、当該金型30内に充填された磁性粉体Xを圧縮成形しロータコア10と各マグネット11とを一体的に形成することにより製造される。
【0026】
図6に示すように、本実施形態で用いられる磁性粉体Xは、磁性層Mを被覆する絶縁皮膜(酸化皮膜)層Iの上に更に樹脂皮膜層であるバインダ層Bが形成された三層構造をなす。そして、最外殻層であるバインダ層Bは、結合材としての機能を有する。即ち、金型30内で加圧され磁性粉体X相互が圧縮されることにより、隣接する磁性粉体Xの最外殻層である前記バインダ層B同士が圧着する。
【0027】
図5に示すように、金型30は、成形型31と、加圧型32と、を備える。本実施形態では、成形型31は有底円筒形状、加圧型32は円柱形状をなし、それぞれ加圧型32の外径と成形型31内径が略同一となるように形成されている。尚、金型30は、成形型31及び加圧型32の形状を変更することにより、成形物の形状を所望の形状に成形することが可能である。
【0028】
成形型31の底面33の中央部には、円柱状をなす成形芯34が立設されており、当該成形芯34は、成形型31の開口部方向(図中上側)に延設され、その端部は成形型31の側壁部35よりも上方まで延びている。一方、加圧型32の底面(図中下側の面、以下、圧縮面36)の中央部には、断面円形の摺動凹部37が形成されており、当該摺動凹部37は、その内径が前記成形芯34の外径と略同一となるように形成されている。そして、加圧型32は、その摺動凹部37に成形型31の成形芯34が挿入されることにより、当該成形芯34に沿って上下方向に摺動可能となっている。即ち、金型30は、加圧型32が下方向に移動し、その圧縮面36が当該成形型31内に充填された磁性粉体Xを強く押圧することにより、圧縮成形を行う。
【0029】
図7に示すように、成形型31の底面33外周近傍の4箇所には、柱状をなす一対の成形突部41からなる位置決め部42が、等角度間隔(90°)にて形成されている。成形時には、まず、4枚のマグネット11を、成形型31内に配置する。各マグネット11は、これら隣り合う位置決め部42の対向する成形突部41間に、その径方向と直交する方向の両端部11c,11dが当接するように立てて配置する(図8参照)。
【0030】
次に、図5に示すように、これら各マグネット11及び前記側壁部35の隙間を埋めるように磁性粉体Xを成形型31内に充填し、加圧型32を下方向に摺動させ成形型31内に充填された磁性粉体Xを圧縮する。即ち、これにより、金型30内に配置された各マグネット11と圧縮された磁性粉体からなるロータコア10とが一体的に形成されたロータ4が製造される。
【0031】
尚、当該成形されたロータ4を金型30から取り出すことにより形成される孔、即ち、成形時に成形芯34及び成形突部41があった部分の孔については、成形芯34の存在した部分が前記中心孔15、成形突部41があった部分が各マグネット11の前記両端部11c,11d近傍の前記隙間13となる。
【0032】
次に、上記本実施形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
(1)ロータ4は、絶縁皮膜にて被覆された磁性粉体を圧縮成形してなるロータコア10と、ロータコア10内部に埋設された板状をなす複数のマグネット11と、を備える。前記各マグネット11は、ロータコア10の外周近傍に等角度間隔にて形成された複数の収容孔12内に収容されている。
【0033】
上記のようにロータコア10を絶縁皮膜にて被覆された磁性粉体の圧縮成形により製造される磁性粉体圧縮コアとしたことにより、特にモータの高回転領域(巻線電流は高周波領域)で問題となる鉄損(渦電流損)の増大を抑制することができる。
【0034】
本実施形態のロータコア10の場合、各磁性粉体Xが絶縁皮膜層Iを有するため、ロータコア10の回転に伴って発生する渦電流ループが各磁性粉体Xの磁性層M内で完結する。従って、各積層鋼鈑ごとに渦電流ループが発生する従来の電磁鋼鈑積層コアと比較して渦電流ループが短くなり渦電流損が小さくなる。
【0035】
これにより、高回転領域における鉄損の増大を抑制することができ、その結果、高回転領域においても高いモータ効率を実現することができる。また、磁性粉体圧縮コアの場合、製造容易かつ成形精度が高いので、ロータの生産性を向上させることができる。
【0036】
(2)ロータ4は、金型30内に前記各マグネット11を配置した後、当該金型30内に充填された磁性粉体Xを圧縮成形しロータコア10と各マグネット11とを一体的に成形することにより製造される。
【0037】
従って、各マグネット11は、その磁束方向において、当該各マグネット11の内側面11a及び外側面11bが収容孔12の前記両内壁面12a,12bと密着し、ロータコア10との間には隙間は無い。その結果、各マグネットとロータコア10の間の隙間が非磁性部となることより発生する磁束損失を防止することができ、結果として高いモータ効率を実現することができる。また、金型30を用いて一度に圧縮成形するため、作業工程を大幅に簡略化されるので、生産性を向上させることができる。
【0038】
(3)磁性粉体Xは、磁性層Mを被覆する絶縁皮膜(酸化皮膜)層Iの上に更に樹脂皮膜層であるバインダ層Bが形成された三層構造をなす。最外殻層であるバインダ層Bは、結合材としての機能を有し、金型30内で加圧され磁性粉体X相互が圧縮されることにより、隣接する磁性粉体Xの最外殻層であるバインダ層B同士が圧着する。
【0039】
従って、バインダ層Bが保護膜となるため、圧縮成形時にも磁性粉体Xの絶縁皮膜層Iが損傷しないので、絶縁皮膜被覆磁性粉体圧縮コアを用いることにより得られる渦電流損抑制効果の低下を防止することができる。さらに、磁性粉体相互を結合させる結合材を混合する必要がないため、生産性を向上させることができる。
【0040】
なお、上記本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ロータ4は、金型30内に前記各マグネット11を配置した後、当該金型30内に磁性粉体Xを充填し、ロータコア10を圧縮成形することにより各マグネット11とともに一体成形される。しかし、これに限らず、前記各収容孔12を有するロータコア10を成形し、これら各収容孔12内に各マグネット11を圧入固定してもよい。
【0041】
例えば、図9に示すように、前記各収容孔12を有するロータコア10を成形するための金型50を用いて、磁性粉体Xを圧縮成形する。
図10に示すように、成形型51の底面53には、その外周近傍に等角度間隔(90°)にて4枚の成形板55を立設し、径方向と直交する方向両側に向かって延設する。各成形板55の中央部55aは、前記各マグネット11の長さL2以上の長さにわたり、その厚み(径方向の長さ)が前記マグネット11の厚みW2と同一の厚みW3となるように形成する。
【0042】
そして、図9に示すように、加圧型32を下方向に摺動させ成形型31内に充填された磁性粉体Xを圧縮し、前記各収容孔12を有するロータコア10を成形し、当該各収容孔12内に前記各マグネット11を圧入固定する。
【0043】
ここで、各成形板55の中央部55aの厚みW3をロータコア10内に収容する各マグネット11の厚みW2と同一としたため、各収容孔12のマグネット11が収容される部分の幅W1は、各マグネット11の厚みW2と同一となる。従って、各マグネット11は、挿入後、当該各マグネット11の内側面11a及び外側面11bと各収容孔12の前記両内壁面12a,12bとが密着することにより各収容孔12内に保持される。即ち、各マグネット11の磁束方向には非磁性部となる隙間が無いため、各マグネット11及び各収容孔12間の隙間による磁束損失が発生しない。従って、磁束損失を抑制することができ、モータ効率を向上させることができる。
【0044】
また、ロータコア10は、磁性粉体を圧縮成形してなる磁性粉体圧縮コアであるため成形精度が高く、圧入時には、各マグネット11が拗れるように収容孔12内に挿入されるため、作業性が高い。
【0045】
・前記各成形板55の長さ(径方向と直交する方向の長さ)L3を、各マグネット11の長さ(径方向と直交する方向の長さ、即ち前記両端部11c,11d間の長さ)L2よりも長く形成してもよい。
【0046】
このような構成とすれば、ロータコア10に形成される各収容孔12の径方向と直交する方向の長さL1が、該各収容孔12内に圧入される各マグネット11の径方向と直交する方向の長さL2よりも長く形成されるので、各マグネット11の前記両端部11c,11dに非磁極部となる隙間13が形成される。従って、各マグネット11の減磁を防止可能なロータ4を製造することができる。
【0047】
・本実施形態では、ステータコア3は、ティース5を24本備えることとしたが、6本や12本等その他の本数でもよい。
・本実施形態では、コア巻線7は、分布巻きにてティース5に巻回したが、90°でなくともよく、また、分布巻きではなく、集中巻きにてティース5に巻回してもよい。
【0048】
・本実施形態では、各マグネット11の前記両端部11c,11d近傍に隙間13を形成したが、当該隙間13はなくてもよい。また、前記両端部11c,11d近傍には、隙間以外の非磁性部を設けてもよい。
【0049】
・別例では、各収容孔12内に各マグネット11を圧入固定したが、各マグネット11は、各収容孔12内に挿入後、接着等のその他の方法で固定してもよい。
【0050】
・各マグネット11は、2列以上並列で配置されるものであってもよい。
・また、各マグネット11の形状は、平板状であっても、湾曲したもの等、その他の形状であってもよい。
【0051】
・本実施形態では、磁性層Mを被覆する絶縁皮膜(酸化皮膜)層Iの上に更に樹脂皮膜層であるバインダ層Bを有する3層構造をなす磁性粉体Xを用いた。しかし、これに限らず、単に絶縁皮膜にて被覆された磁性粉体と磁性粉体相互を結合させる結合材との混合粉体を用いてもよい。
【0052】
次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術思想について以下に追記する。
(1)請求項3に記載の永久磁石埋め込みモータにおいて、前記各マグネットの径方向の長さと各収容孔の該各マグネットが圧入される部分の径方向の長さととが同一であること、を特徴とする永久磁石埋め込みモータ。
【0053】
(2)請求項3又は前記(1)に記載の永久磁石埋め込みモータにおいて、前記各収容孔の径方向と直交する方向の長さが、各マグネットの径方向と直交する方向の長さよりも長いこと、を特徴とする永久磁石埋め込みモータ。
【0054】
このような構成とすれば、各マグネットの径方向と直交する方向の両端部近傍に隙間ができるので、当該隙間が非磁性部となり、隣り合う前記ティース間の磁束による各マグネットの減磁が抑制され、安定した駆動トルクを発生することができる。
【0055】
(3)請求項1〜請求項4、前記(1)及び(2)のうちの何れか1つに記載の永久磁石埋め込みモータにおいて、前記ロータは、前記マグネットの径方向と直交する方向の両端部近傍に非磁性部を備えること、を特徴とする永久磁石埋め込みモータ。
【0056】
(4)絶縁皮膜にて被覆された磁性粉体を圧縮成形してなるロータコアと、該ロータコア内に埋設された板状をなす複数のマグネットと、を備えたロータ。
(5)成形型と加圧型とを有する金型を用いて前記(4)に記載のロータを製造するロータの製造方法。
【0057】
(6)前記(5)に記載のロータの製造方法において、前記成形型内に前記各マグネットを配置する工程と、前記成形型内の隙間に前記磁性粉体を充填する工程と、前記加圧型の移動により前記磁性粉体を圧縮する工程と、を備えたこと、を特徴とするロータの製造方法。
【0058】
(7)前記(6)に記載のロータの製造方法において、前記各マグネットは、前記成形型の底面に形成された柱状をなす複数の突部にその前記両端部が当接するよう配置されること、を特徴とするロータの製造方法。
【0059】
このような構成とすれば、各マグネットの位置決めが容易になるので、作業性を向上させることができる。また、各マグネットの前記両端部に非磁極部となる隙間を形成さるので、各マグネットの減磁を防止することができる。
【0060】
(8)前記(5)に記載のロータの製造方法において、前記ロータコアを成形する工程と、該ロータコアに形成された複数の収容孔に前記マグネットを圧入する工程と、を備えたこと、を特徴とするロータの製造方法。
【0061】
(9)前記(5)又は(8)に記載のロータの製造方法において、前記成形型の底面には、複数の板状突部が設けられていること、を特徴とするロータの製造方法。
【0062】
このような構成とすれば、成形する工程において各板状突部があった部分が、前記各収容孔として形成される。
(10)前記(9)に記載のロータの製造方法において、前記各板状突部は、その径方向の長さが前記各マグネットの径方向の長さと同一の部分を有すること、を特徴とするロータの製造方法。
【0063】
このような構成とすれば、ロータコアに形成される各収容孔には、その径方向の長さが該各収容孔に圧入される各マグネットの径方向の長さと同一である部分が形成される。従って、かかる部分については、マグネットの磁束方向において当該マグネットとロータコアとが密着し該磁束方向に非磁性部となる隙間ができない。その結果、磁束損失が少ないロータを製造することができる。
【0064】
(11)前記(9)又は(10)に記載のロータの製造方法において、前記各板状突部の径方向と直交する方向の長さは、前記各マグネットの径方向と直交する方向の長さより長いこと、を特徴とするロータの製造方法。
【0065】
このような構成とすれば、ロータコアに形成される各収容孔の径方向と直交する方向の長さが、該各収容孔に圧入される各マグネットの径方向と直交する方向の長さよりも長くなるため、マグネットの前記両端部に非磁極部となる隙間ができる。従って、各マグネットの減磁を防止可能なロータを製造することができる。
【0066】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項1〜請求項5に記載の発明によれば、モータ効率が高く、且つ生産性の高い永久磁石埋め込みモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】IPMモータの断面図。
【図2】IPMモータのA−A断面図。
【図3】ロータの拡大断面図。
【図4】マグネット近傍におけるロータの断面図。
【図5】ロータの製造方法の説明図。
【図6】磁性粉体の断面図。
【図7】マグネットが配置された成形型の上面図。
【図8】マグネットが配置された成形型のB−B断面。
【図9】別例のロータコアの製造方法の説明図。
【図10】別例の成形型の上面図。
【符号の説明】
1…永久磁石埋め込みモータ(IPMモータ)、3…ステータコア、4…ロータ、5…ティース、7…コア巻線、10…ロータコア、11…マグネット、11a…内側面、11b…外側面、12…収容孔、12a,12b…内壁面、30,50…金型、X…磁性粉体、M…磁性層、I…絶縁層、B…バインダ層。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet embedded motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for smaller and lighter products in all fields, and a motor as a drive source is also required to have high efficiency capable of meeting the demand.
[0003]
As a high-efficiency motor, there is a permanent magnet embedded motor (hereinafter, IPM motor). The IPM motor is a motor having a rotor in which a magnet is embedded in a rotor core. In addition to a rotating magnetic field generated by the stator and a magnet torque between the rotor, a reluctance torque based on a magnetic path of the rotating magnetic field formed on the rotor surface. By effectively utilizing, high motor efficiency can be obtained.
[0004]
Conventionally, a rotor of an IPM motor is manufactured by forming a slit in a rotor core formed by laminating electromagnetic steel plates and embedding a plate-like magnet in the slit. As a technique for further improving the motor efficiency of such an IPM motor, for example, there is a technique in which an end of a slit is extended to near the outer periphery of a rotor core and gaps are provided at both ends of a magnet (see Patent Document 1).
[0005]
As a result, the gap between both ends of the magnet becomes a non-magnetic portion, demagnetization of the magnet due to magnetic flux between adjacent teeth is suppressed, a stable driving torque can be generated, and the winding is wound with concentrated winding. Increasing the rate can also improve motor efficiency.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-50543 (FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, due to the rotation of the rotor, eddy current loss proportional to the square of the rotation speed of the rotor occurs in the rotor core, and iron loss increases as the rotation speed increases, so that there is an essential problem that motor efficiency is reduced. .
[0008]
Further, since the rotor core of the conventional example is the electromagnetic steel sheet laminated core as described above, it is difficult to match the width of the slit with the thickness of the inserted magnet with high accuracy. However, if the width of the slit is formed to be larger than the thickness of the magnet in consideration of the workability at the time of inserting the magnet, both inner wall surfaces orthogonal to the radial direction of the slit and outer surfaces which are both side surfaces on the magnetic flux direction side of the magnet. In addition, there is a problem that a gap, which is a non-magnetic portion, is formed between the inner surface and the inner surface, and a magnetic flux loss occurs.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a permanent magnet embedded motor having high motor efficiency and high productivity.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a stator core having a plurality of teeth wound around a winding and extending toward an axial center, a rotor core, and a plate-shaped embedded in the rotor core. And a rotor rotatably accommodated inside the stator core having a plurality of magnets, wherein the rotor core is formed by compression molding magnetic powder coated with an insulating film. The main point is to do.
[0011]
The gist of the invention described in claim 2 is that the both sides of the magnet in the magnetic flux direction are in close contact with the rotor core.
According to a third aspect of the present invention, in the rotor, the magnets are arranged in a mold, and the magnets and the rotor core are integrally formed.
[0012]
Further, the invention according to a fourth aspect is characterized in that the magnets are press-fitted and fixed in accommodation holes formed in the rotor core.
The gist of the invention described in
[0013]
(Action)
According to the first aspect of the present invention, since the eddy current loop generated with the rotation of the rotor core is completed in the magnetic powder, the eddy current loop is shortened and the eddy current loss is reduced. As a result, an increase in iron loss in the high rotation region is suppressed, and the motor efficiency is improved. Further, since the rotor core is manufactured by compression molding, workability is high and molding accuracy is high, so that productivity of the rotor is improved.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, since both side surfaces of the magnet in the magnetic flux direction are in close contact with the rotor core, there is no gap serving as a non-magnetic portion in the magnetic flux direction of the magnet, and there is little magnetic flux loss, thereby improving motor efficiency. .
[0015]
According to the third aspect of the present invention, since the rotor core and the magnet are formed integrally, there is no gap in the magnetic flux direction of the magnet that becomes a non-magnetic portion, so that magnetic flux loss is prevented, and as a result, motor efficiency is reduced. improves. In addition, since they are manufactured at once using a mold, the work process is greatly simplified, and the productivity is improved.
[0016]
According to the fourth aspect of the present invention, since the molding accuracy of the accommodation hole is high, the press-fitting operation is easy, and the productivity is improved. Further, since each magnet and the rotor core are in close contact with each other, there is no gap in the direction of the magnetic flux of the magnet that becomes a non-magnetic portion. As a result, magnetic flux loss is prevented, and motor efficiency is improved.
[0017]
According to the fifth aspect of the present invention, since the outermost resin film layer serves as a protective film, the effect of suppressing eddy current loss due to damage to the insulating film layer during compression molding is prevented. Further, since the resin film layer of the outermost shell layer serves as a binder, there is no need to mix a binder or the like other than the magnetic powder, thereby improving productivity.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is embodied in a permanent magnet embedded motor (hereinafter, IPM motor) will be described with reference to FIGS.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 2, the IPM motor 1 includes a
[0020]
The rotor 4 includes a
[0021]
As shown in FIGS. 3 and 4, each
[0022]
Each
[0023]
The length L1 (length in a direction orthogonal to the radial direction) L1 of each of the magnet holes 11 is formed to be longer than the length L2 of each magnet, and both ends of each
[0024]
As shown in FIG. 1, the rotor 4 has a
[0025]
Next, a method for manufacturing the rotor 4 of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 5, after the
[0026]
As shown in FIG. 6, the magnetic powder X used in the present embodiment has a structure in which a binder layer B which is a resin film layer is further formed on an insulating film (oxide film) layer I covering the magnetic layer M. It has a layered structure. And the binder layer B which is the outermost shell layer has a function as a binder. That is, when the magnetic powders X are mutually compressed by being pressed in the
[0027]
As shown in FIG. 5, the
[0028]
At the center of the
[0029]
As shown in FIG. 7, at four locations near the outer periphery of the
[0030]
Next, as shown in FIG. 5, the magnetic powder X is filled into the molding die 31 so as to fill the gaps between the
[0031]
The hole formed by removing the molded rotor 4 from the
[0032]
Next, the characteristic effects of the present embodiment will be described below.
(1) The rotor 4 includes a
[0033]
Since the
[0034]
In the case of the
[0035]
As a result, an increase in iron loss in the high rotation region can be suppressed, and as a result, high motor efficiency can be realized even in the high rotation region. Further, in the case of the magnetic powder compression core, since the production is easy and the molding accuracy is high, the productivity of the rotor can be improved.
[0036]
(2) After arranging the
[0037]
Accordingly, in each
[0038]
(3) The magnetic powder X has a three-layer structure in which a binder layer B which is a resin film layer is further formed on an insulating film (oxide film) layer I covering the magnetic layer M. The binder layer B, which is the outermost shell layer, has a function as a binder, and is pressed in the
[0039]
Therefore, since the binder layer B serves as a protective film, the insulating coating layer I of the magnetic powder X is not damaged even during compression molding, and the effect of suppressing the eddy current loss obtained by using the insulating coating-coated magnetic powder compressed core is obtained. The drop can be prevented. Further, since there is no need to mix a binder for binding the magnetic powders, productivity can be improved.
[0040]
The above embodiment may be modified as follows.
In the present embodiment, after the
[0041]
For example, as shown in FIG. 9, the magnetic powder X is compression-molded using a
As shown in FIG. 10, on the
[0042]
Then, as shown in FIG. 9, the magnetic powder X filled in the molding die 31 is compressed by sliding the
[0043]
Here, since the thickness W3 of the
[0044]
In addition, since the
[0045]
The length (length in the direction perpendicular to the radial direction) L3 of each forming
[0046]
With such a configuration, the length L1 in the direction orthogonal to the radial direction of each
[0047]
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the core winding 7 is wound around the
[0048]
In the present embodiment, the
[0049]
-In another example, although each
[0050]
The
The shape of each
[0051]
In the present embodiment, a magnetic powder X having a three-layer structure having a binder layer B as a resin film layer on an insulating film (oxide film) layer I covering the magnetic layer M is used. However, the present invention is not limited to this, and a mixed powder of a magnetic powder coated with an insulating film and a binder for bonding the magnetic powder to each other may be used.
[0052]
Next, technical ideas that can be grasped from the above embodiments and other examples will be additionally described below.
(1) The permanent magnet embedded motor according to
[0053]
(2) In the permanent magnet embedded motor according to
[0054]
With such a configuration, a gap is formed near both ends in a direction orthogonal to the radial direction of each magnet, so that the gap becomes a non-magnetic portion, and demagnetization of each magnet due to magnetic flux between the adjacent teeth is suppressed. As a result, a stable driving torque can be generated.
[0055]
(3) In the permanent magnet embedded motor according to any one of (1) to (4), (1) and (2), the rotor has both ends in a direction orthogonal to a radial direction of the magnet. A permanent magnet embedded motor comprising a non-magnetic portion near the portion.
[0056]
(4) A rotor including a rotor core formed by compression molding magnetic powder coated with an insulating film, and a plurality of plate-shaped magnets embedded in the rotor core.
(5) A rotor manufacturing method for manufacturing the rotor according to (4) using a mold having a molding die and a pressure die.
[0057]
(6) In the method of manufacturing a rotor according to (5), a step of arranging the magnets in the mold, a step of filling the gap in the mold with the magnetic powder, and a step of pressing the mold. Compressing the magnetic powder by moving the rotor.
[0058]
(7) In the method of manufacturing a rotor according to (6), each of the magnets is arranged such that the two ends contact a plurality of columnar protrusions formed on the bottom surface of the molding die. And a method for manufacturing a rotor.
[0059]
With such a configuration, the positioning of each magnet is facilitated, so that workability can be improved. In addition, since a gap that is a non-magnetic pole portion is formed at the both ends of each magnet, demagnetization of each magnet can be prevented.
[0060]
(8) The method for manufacturing a rotor according to (5), further comprising: a step of molding the rotor core; and a step of press-fitting the magnet into a plurality of receiving holes formed in the rotor core. Rotor manufacturing method.
[0061]
(9) The method for manufacturing a rotor according to (5) or (8), wherein a plurality of plate-shaped protrusions are provided on a bottom surface of the mold.
[0062]
With such a configuration, the portion where each plate-shaped protrusion is located in the molding step is formed as each of the accommodation holes.
(10) The method for manufacturing a rotor according to (9), wherein each of the plate-shaped protrusions has a portion having a radial length equal to a radial length of each of the magnets. Manufacturing method of the rotor.
[0063]
With such a configuration, each receiving hole formed in the rotor core is formed with a portion whose radial length is the same as the radial length of each magnet pressed into each receiving hole. . Therefore, in such a portion, the magnet and the rotor core are in close contact with each other in the magnetic flux direction of the magnet, and there is no gap that becomes a non-magnetic portion in the magnetic flux direction. As a result, a rotor with small magnetic flux loss can be manufactured.
[0064]
(11) In the method for manufacturing a rotor according to (9) or (10), the length of each of the plate-shaped protrusions in the direction orthogonal to the radial direction is equal to the length of each of the magnets in the direction orthogonal to the radial direction. A method for manufacturing a rotor, comprising:
[0065]
With such a configuration, the length of each of the receiving holes formed in the rotor core in the direction perpendicular to the radial direction is longer than the length of each of the magnets press-fitted into each of the receiving holes in the direction perpendicular to the radial direction. Therefore, a gap is formed at each of the two ends of the magnet to be a non-magnetic pole portion. Therefore, a rotor capable of preventing demagnetization of each magnet can be manufactured.
[0066]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first to fifth aspects of the present invention, it is possible to provide a permanent magnet embedded motor having high motor efficiency and high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an IPM motor.
FIG. 2 is an AA cross-sectional view of the IPM motor.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a rotor.
FIG. 4 is a sectional view of a rotor near a magnet.
FIG. 5 is an explanatory view of a method for manufacturing a rotor.
FIG. 6 is a sectional view of a magnetic powder.
FIG. 7 is a top view of a molding die on which magnets are arranged.
FIG. 8 is a BB cross section of a molding die on which magnets are arranged.
FIG. 9 is an explanatory view of a method of manufacturing another example of a rotor core.
FIG. 10 is a top view of a molding die of another example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Permanent magnet embedded motor (IPM motor), 3 ... Stator core, 4 ... Rotor, 5 ... Teeth, 7 ... Core winding, 10 ... Rotor core, 11 ... Magnet, 11a ... Inner surface, 11b ... Outer surface, 12 ... Housing Holes, 12a, 12b: inner wall surface, 30, 50: mold, X: magnetic powder, M: magnetic layer, I: insulating layer, B: binder layer.
Claims (5)
前記ロータコアは、絶縁皮膜にて被覆された磁性粉体を圧縮成形してなること、を特徴とする永久磁石埋め込みモータ。A stator core having a plurality of teeth around which windings are wound and extending toward the axial center; a rotor core; and a plurality of plate-shaped magnets embedded in the rotor core, rotatably housed inside the stator core. A permanent magnet embedded motor comprising:
The permanent magnet embedded motor, wherein the rotor core is formed by compression molding magnetic powder coated with an insulating film.
前記各マグネットの磁束方向側の両側面と前記ロータコアとが密着していること、を特徴とする永久磁石埋め込みモータ。The permanent magnet embedded motor according to claim 1,
A permanent magnet embedded motor, wherein both side surfaces of the magnets in the magnetic flux direction and the rotor core are in close contact with each other.
前記ロータは、前記各マグネットを金型内に配置し、該マグネットと前記ロータコアとが一体的に形成されてなること、を特徴とする永久磁石埋め込みモータ。The permanent magnet embedded motor according to claim 1 or 2,
The permanent magnet embedded motor, wherein the rotor has the magnets arranged in a mold, and the magnets and the rotor core are integrally formed.
前記各マグネットは、前記ロータコアに形成された収容孔に圧入固定されること、を特徴とする永久磁石埋め込みモータ。The permanent magnet embedded motor according to claim 1 or 2,
The permanent magnet embedded motor, wherein each of the magnets is press-fitted and fixed in a housing hole formed in the rotor core.
前記磁性粉体は、その最外殻に樹脂皮膜層を有すること、を特徴とする永久磁石埋め込みモータ。The permanent magnet embedded motor according to any one of claims 1 to 4,
The permanent magnet embedded motor, wherein the magnetic powder has a resin film layer on the outermost shell.
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