JP2005102461A

JP2005102461A - 永久磁石電動機

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Publication number: JP2005102461A
Application number: JP2003397728A
Authority: JP
Inventors: Akihide Takehara; 明秀竹原; Takatoshi Matsushita; 崇俊松下; Munehiro Kamiya; 宗宏神谷; Tomohiro Fukushima; 智宏福島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JP4365194B2

Abstract

【課題】ロータ全域において効率よくトルクを発生させる。
【解決手段】ロータエンドプレート１２は非磁性材２０と磁性材２２とで形成される。非磁性材２０は、永久磁石１８に対面する位置に設けられる。磁性材２２は、非磁性材２０の隙間を埋め尽くし、回転軸部１６を取り囲むように形成される。磁性材２２の領域にｑ軸磁路２４が形成され、また、各非磁性材２０を貫くようにｄ軸磁路２６が形成される。この結果、ロータエンドプレート１２にリラクタンストルクおよびマグネットトルクが発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータコアの回転軸方向端部に設けられるロータエンドプレートを有する永久磁石電動機に関する。

コア本体に永久磁石が埋設されたロータコアを有する永久磁石電動機が、例えば、車両駆動用の電動機として利用されている。

特許文献１には、永久磁石電動機のロータコアを回転軸方向で二つに分離して、第一のコアにのみ永久磁石を埋設し、第二のコアには永久磁石の断面形状に含まれる部位に空隙を設けることで、リラクタンストルクを増大させたロータコアが記載されている。ところが、特許文献１に記載のロータコアでは、第一のコアにのみ永久磁石が埋設されており、第二のコアには永久磁石が埋設されない。このため、永久磁石に起因するトルクをロータコアの回転軸方向全域に亘って利用することができない。

一方、永久磁石電動機のロータコアとして、回転軸方向に複数のプレートが積層され、回転軸方向に沿って永久磁石が埋設された積層型のロータコアが知られている。積層型のロータコアには、複数のプレートを挟持するロータエンドプレートが設けられている。つまり、ロータコアの回転軸方向の両端部にロータエンドプレートが設けられ、ロータコアを構成する各プレートを固定している。ところが、従来のロータエンドプレートは、永久磁石からの磁束の漏洩を阻止するため、ロータエンドプレート全体に非磁性材料が用いられていた。このため、ロータエンドプレート内には磁路が形成されず、ロータエンドプレート自身は回転トルクの発生に寄与していなかった。

特開平１１−１３６８９２号公報

上述のように、特許文献１に記載のロータコアでは、リラクタンストルクが増大しているものの、永久磁石に起因するトルクがロータコアの全域に亘って利用されていなかった。また、従来の積層型のロータコアにおけるロータエンドプレートでは、ロータエンドプレート自身が回転トルクの向上のために積極的に利用されていなかった。このように、従来の永久磁石電動機では、ロータコアとエンドプレートとの全域に亘って効率よく回転トルクが得られていなかった。

そこで本発明は、ロータ全域において効率よくトルクを発生させることを目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明に係る永久磁石電動機は、ステータ内にロータが配置された永久磁石電動機において、前記ロータは、回転軸方向に沿った貫通孔を有するコア本体の前記貫通孔に永久磁石が挿入されたロータコアと、そのロータコアの回転軸方向の端部に設けられたロータエンドプレートとを含み、前記ロータエンドプレートは、前記永久磁石に対面する非磁性領域と、前記コア本体に対面する磁路領域とを含み、前記磁路領域が磁性材で形成され、前記ステータからの磁束によって前記磁路領域にｑ軸磁路が形成されるものとする。

上記構成によれば、ロータエンドプレートに有効磁路が形成されるため、ロータコアに加えてロータエンドプレートに回転トルクが発生する。また、永久磁石はロータコアの回転軸方向全域に亘って挿入することができる。このため、ロータ全域に亘って効率よくトルクを発生させることができる。

（２）また、上記目的を達成するために、本発明に係る永久磁石電動機は、ステータ内にロータが配置された永久磁石電動機において、前記ロータは、回転軸方向に沿った貫通孔を有するコア本体の前記貫通孔に永久磁石が挿入されたロータコアと、そのロータコアの回転軸方向の端部に設けられたロータエンドプレートとを含み、前記ロータエンドプレートは、前記永久磁石に対面する領域およびその領域から半径方向外側の領域を含む非磁性領域と、前記コア本体に対面する領域において前記非磁性領域を除いた領域である磁路領域とを有し、前記磁路領域が磁性材で形成され、前記ステータからの磁束によって前記磁路領域にｑ軸磁路が形成されるものとする。

望ましくは、前記非磁性領域は非磁性材で形成され、前記永久磁石から前記ロータエンドプレート側への磁束の漏洩を抑制し、前記ステータからの磁束によって形成され前記非磁性領域を通過するｄ軸磁路に伴うｄ軸インダクタンスの増加を抑制するものとする。上記構成によれば、非磁性領域が永久磁石からの磁束の無駄な漏洩を阻止するため、永久磁石からの磁束を効率よく回転トルクに寄与させることができる。

望ましくは、前記非磁性領域は空隙として形成され、前記永久磁石から前記ロータエンドプレート側への磁束の漏洩を抑制し、前記ステータからの磁束によって形成され前記非磁性領域を通過するｄ軸磁路に伴うｄ軸インダクタンスの増加を抑制するものとする。さらに望ましくは、前記永久磁石が前記空隙内に突出したものとする。

望ましくは、前記ロータコアは円柱形状で、前記ロータエンドプレートは前記ロータコアの上底および下底に設けられ、前記磁路領域が前記ロータコアの円柱側面よりも半径方向外側に突出しているものとする。また、望ましくは、前記ロータエンドプレートは、前記ロータコアに挿入される回転軸部と一体形成されたものとする。また、望ましくは、前記ロータエンドプレートは、前記非磁性領域を形成する非磁性部材と、前記磁路領域を形成する磁性部材とに分割形成され、前記磁性部材は前記永久磁石に対面する部分に空隙を有し、前記非磁性部材を前記ロータコアと共に挟持するものとする。

望ましくは、前記ロータエンドプレートは、前記非磁性領域となる複数の空隙が設けられた前記磁性材で形成され、隣り合う空隙の間に突出した複数の突出部と、隣り合う突出部の間を連結する連結部と、を有するものとする。上記構成によれば、ロータ全域に亘って効率よくトルクを発生させることができ、且つ、突出部が連結部で連結されるためロータコアの軸方向への変形を抑える効果が高まる。

さらに望ましくは、前記連結部は、ロータコアの外周に沿って形成され、連結部以外のロータエンドプレート本体に比べて回転軸方向の厚さが薄いものとする。この構成において、連結部の厚さは、ロータが回転する際の遠心力による破壊強度やロータコアの軸方向変形応力に応じて設定されることが好ましい。上記構成によれば、連結部の重量を削減することができる。

望ましくは、前記ロータエンドプレートは、前記非磁性領域となる複数の空隙が設けられた前記磁性材で形成され、前記複数の空隙内に端面が現れた前記永久磁石を押さえ込む突起部を有するものとする。上記構成により、永久磁石がスラスト方向へ移動した場合の磁石飛散を防止できる。

望ましくは、前記ロータエンドプレートは、前記非磁性領域となる複数の空隙が設けられた前記磁性材で形成され、隣り合う空隙の間に突出した複数の突出部と、隣り合う突出部の間を連結する連結部と、前記複数の空隙内に端面が現れた前記永久磁石を押さえ込む突起部と、を有するものとする。さらに望ましくは、前記突起部は、ロータエンドプレート本体に比べて回転軸方向の厚さが薄いものとする。この構成において、突起部の厚さは、永久磁石のスラスト方向移動時に生じる応力に応じて設定されることが好ましい。上記構成により、突起部をより少ない磁束量で磁気飽和させ、内部短絡する永久磁石の磁束量を低減させることができる。

上記構成により、ロータ全域において効率よくトルクを発生させることが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の好適な実施形態１が示されており、図１は、ロータエンドプレート１２が設けられたロータ１０を有する永久磁石電動機３０が示されている。図１の（Ａ）には円柱形状のロータ１０の円柱側面側からみたロータ１０およびステータ３２の側面図が示されている。ステータ３２は、ロータ１０の側面を取り囲むように形成されるが、図示の都合上、ステータ３２については図面上部に位置する側断面のみを図示する。また、図１の（Ｂ）にはロータ１０の上底および下底に設けられたロータエンドプレート１２が示されている。

図１の（Ａ）に示されるロータ１０は、ロータコア１４、ロータエンドプレート１２および回転軸部１６で形成される。ロータコア１４は、回転軸方向に複数の環状プレートが積層されたコア本体に永久磁石１８が埋設された構造である。ロータエンドプレート１２は、ロータコア１４を構成する環状プレートを挟持するため、ロータコア１４の回転軸方向の両端部に設けられている。そして、回転軸部１６が各環状プレートの中心およびロータエンドプレート１２の中心を貫いている。この回転軸部１６を回転軸として、永久磁石電動機３０内においてロータ１０が回転する。

図１の（Ｂ）に示されるロータエンドプレート１２は、非磁性材２０と磁性材２２とで形成された環状プレート構造になっている。非磁性材（例えば、銅、アルミニウム）２０は、ロータコア１４内の永久磁石１８に対面する位置に設けられる。ロータコア１４内には、ロータコア１４の円周方向に沿って、２つ１組で磁極を構成する複数の永久磁石１８が各組略等間隔で配置されている。各永久磁石１８は、円柱形状のロータコア１４の上底から下底まで貫いている。ロータエンドプレート１２の非磁性材２０は、永久磁石１８の各組に対応して設けられ、各非磁性材２０は永久磁石１８の周囲を囲むように設けられる。つまり、複数の非磁性材２０が円周方向に沿って略等間隔で配置される。そして、隣り合う２つの非磁性材２０の間には磁性材２２が割り込むように形成され、そこに、図１の（Ａ）に示されるステータ３２からの磁束によってｑ軸磁路２４が形成される。なお、１磁極を構成する永久磁石の数は２つに限定されるものではなく、例えば、１つであってもよい。

ロータエンドプレート１２の磁性材（例えば、鉄、ステンレス）２２は、隣り合う２つの非磁性材２０の隙間を埋め尽くし、また、回転軸部１６を取り囲むように形成される。磁性材２２と非磁性材２０とにより、ロータエンドプレート１２が環状プレート構造に形成される。この結果、ロータエンドプレート１２には、磁性材２２の領域にｑ軸磁路２４が形成され、また、各非磁性材２０を貫くようにｄ軸磁路２６が形成される。

永久磁石電動機３０において、ロータ１０の円柱側面を取り囲むようにステータ３２が配置される。本実施形態では、ステータ３２から突出している巻線３４がロータエンドプレート１２の側面を取り囲んでいる。そして、ステータ３２からの磁束によって、ロータ１０に回転トルクが発生する。本実施形態では、ロータエンドプレート１２に磁性材２２の領域が存在することにより、ステータ３２からの磁束によって、ロータエンドプレート１２にｑ軸磁路２４およびｄ軸磁路２６が形成される。そのため、ロータエンドプレート１２自身にも回転トルクが発生する。

永久磁石電動機のトルクＴは、リラクタンストルクをＴｒ＝Ｐｎ×（Ｌｑ−Ｌｄ）×｜Ｉｄ｜×｜Ｉｑ｜、マグネットトルクをＴｍ＝Ｐｎ×（Φａ×Ｉｑ）として、Ｔ＝Ｔｒ＋Ｔｍの原理で発生する。ここで、Ｐｎは極対数、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流、Φａは永久磁石による鎖交磁束である。なお、永久磁石電動機のトルクＴの発生原理については、既に公知の原理であり、例えば、特許文献１（既述）を参照されたい。

図１のロータエンドプレート１２において、ｑ軸磁路２４は磁性材２２の領域に形成される。鉄やステンレスなどの磁性材２２は比透磁率が１０００程度と高いため、磁束の通り易さを示すインダクタンスが大きい。一方、図１のロータエンドプレート１２において、ｄ軸磁路２６は非磁性材２０の領域を通過する。銅やアルミニウムなどの非磁性材２０は比透磁率が１程度と低いため、インダクタンスが小さい。つまり、図１のロータエンドプレート１２において、Ｌｑ＞Ｌｄとなり、リラクタンストルクＴｒが発生する。

このように、図１のロータエンドプレート１２では、リラクタンストルクが発生するため、永久磁石電動機３０全体で考えた場合、ロータコア１４で発生するトルクに、ロータエンドプレート１２で発生するトルクが加算され、トルクの発生効率が向上する。また、非磁性材２０である銅やアルミニウムは高価なのに対して、磁性材２２である鉄やステンレスは安価であるため、従来のように非磁性材のみで形成されたロータエンドプレートに比べて材料費の面でも有利である。

図２には、本発明の好適な実施形態２が示されており、図２はロータエンドプレートを有するロータ１０を示す図である。図２に示されるロータ１０は、図１に示されるロータ１０に換えて永久磁石電動機３０内で利用可能である。図２の（Ａ）には、円柱形状のロータ１０の円柱側面側からみた側面図が示されている。また、図２の（Ｂ）には、ロータ１０の上底および下底に設けられたロータエンドプレート１２が示されている。

図２に示すロータエンドプレート１２には、永久磁石１８に対面する部分に空隙３６が設けられている。ロータコア１４内には、ロータコア１４の円周方向に沿って、２つ１組で磁極を構成する複数の永久磁石１８が、各組略等間隔で配置されている。各永久磁石１８は、円柱形状のロータコア１４の上底から下底まで貫いており、さらに、空隙３６を貫通してロータエンドプレート１２の表面まで達している。ロータエンドプレート１２は、例えば、磁性材で形成され、そして空隙３６は非磁性領域となるため、ロータエンドプレート１２にはｑ軸磁路２４とｄ軸磁路２６が形成される。ｑ軸磁路２４とｄ軸磁路２６の形成原理については、実施形態１にて説明したとおりである。ロータエンドプレート１２にｑ軸磁路２４およびｄ軸磁路２６が形成されることにより、ロータエンドプレート１２にはリラクタンストルクが発生する。

なお、永久磁石１８の比透磁率はほぼ１であるため、空隙３６に永久磁石１８を突出させても、空隙３６に永久磁石１８が突出していない場合に比べてＬｄは増加しない。つまり、リラクタンストルクは減少しない。さらに、永久磁石１８をロータエンドプレート１２に突出させたことによりロータエンドプレート１２には、リラクタンストルクに加えてマグネットトルクが発生するためトルク発生効率が向上する。

図３には、本発明の好適な実施形態３が示されており、図３は、ロータエンドプレート１２が設けられたロータ１０を有する永久磁石電動機３０を示す図である。図３の（Ａ）には円柱形状のロータ１０の円柱側面からみたロータ１０およびステータ３２の側面図が示されている。また、図３の（Ｂ）にはロータ１０の上底および下底に設けられたロータエンドプレート１２が示されている。図１に示される永久磁石電動機３０と、図３に示される永久磁石電動機３０とは、ロータエンドプレート１２の磁性材２２の形状に相違があるものの、その他の構成は同じである。図１の（Ｂ）に示すロータエンドプレート１２と比較すると、図３の（Ｂ）に示すロータエンドプレート１２は、その磁性材２２の領域が半径方向外側に突出している。この相違に基づく本実施形態の特徴は次のとおりである。

空気はその透磁率が１であるため、ロータ１０とステータ３２の間に空隙が存在することによりｑ軸インダクタンスＬｑが低下してしまう。したがって、ロータ１０とステータ３２の空隙を極力小さくすることで、Ｌｑの増加、すなわちリラクタンストルクの増加が期待できる。ところが、ロータ１０とステータ３２との間の物理的干渉を防ぐためには、所定の設計値に基づいて、ロータ１０とステータ３２の間の空隙を確保せざるを得ない。

図３の永久磁石電動機３０は、ロータコア１４とステータ３２との空隙はそのままにして、ロータエンドプレート１２の磁性材２２の領域がステータ３２の巻線３４に近づけられている。その結果、ロータコア１４部分については従来の設計値のままステータ３２との空隙を確保しつつ、ロータエンドプレート１２においてＬｑを増加させ、リラクタンストルクＴｒを向上させることができる。

図４には、本発明の好適な実施形態４が示されており、図４は、軸一体型ロータエンドプレート１２´を有するロータ１０を示す図である。図４に示されるロータ１０は、図１に示されるロータ１０に換えて永久磁石電動機３０で利用可能である。図４の（Ａ）には円柱形状のロータ１０の円柱側面からみた側断面図が示されている。図４（Ａ）に示すロータ１０は、回転軸部３８と一体化された軸一体型ロータエンドプレート１２´を有している。一体型ロータエンドプレート１２´に対して、複数の環状プレートが回転軸方向に積み重ねられてロータコア１４が形成される。そしてロータコア１４に永久磁石１８が挿入され、上底のロータエンドプレート１２により固定されている。上底のロータエンドプレート１２には、図１の（Ｂ）、図２の（Ｂ）または図３の（Ｂ）に示されるロータエンドプレート１２が利用されてもよい。

図４の（Ｂ）にはロータ１０の下底からみた軸一体型ロータエンドプレート１２´が示されている。図４の（Ｂ）に示す軸一体型ロータエンドプレート１２´は、永久磁石１８に対面する部分に楕円形状の空隙３６が設けられる。ロータコア１４内には、ロータコア１４の円周方向に沿って、２つ１組で磁極を構成する複数の永久磁石１８が、各組略等間隔で配置されている。各永久磁石１８は、円柱形状のロータコア１４の上底から下底まで貫いている。軸一体型ロータエンドプレート１２´は磁性材で形成され、ロータコア１４に対面する部分にｑ軸磁路２４が形成される。また、ｄ軸磁路２６が空隙（非磁性領域）３６を通過するため、Ｔｒ＝Ｐｎ×（Ｌｑ−Ｌｄ）×｜Ｉｄ｜×｜Ｉｑ｜の原理で、軸一体型ロータエンドプレート１２´にリラクタンストルクが発生する。リラクタンストルクの発生原理については、実施形態１にて説明したとおりである。なお、空隙３６は、楕円形状に限らず、例えば、永久磁石１８の断面と同じ形状でもよい。

図５には、本発明の好適な実施形態５が示されており、図５は、磁性材２２と非磁性材２０とが分離形成されたロータエンドプレート１２を示す図である。図５に示されるロータエンドプレート１２は、図１に示されるロータエンドプレート１２に換えて永久磁石電動機３０で利用される。図５の（Ａ）にはロータエンドプレート１２の全体図が示されている。また、図５の（Ａ）におけるａａ切断線に対応する断面図が図５の（Ｂ）に示されている。

図５の（Ａ）に示されるように、ロータエンドプレート１２は、リング状の非磁性材２０がロータコア１４内に埋設された複数の永久磁石１８を覆い隠すように配置され、非磁性材２０の上に磁性材２２が載せられた構成になっている。磁性材２２は、永久磁石１８からの磁束の漏洩を小さくするために、永久磁石１８に対面する部分が刳り貫かれている。磁性材２２の領域にはｑ軸磁路が形成され、また、ｄ軸磁路は非磁性材２０を通過するため、ｄ軸インダクタンスＬｄが小さくなる。そのため、Ｔｒ＝Ｐｎ×（Ｌｑ−Ｌｄ）×｜Ｉｄ｜×｜Ｉｑ｜の原理でリラクタンストルクが発生し、トルクの発生効率が向上する。リラクタンストルクが発生原理については、実施形態１にて説明したとおりである。さらに、図５に示すロータエンドプレート１２は、磁性材２２と非磁性材２０とに分割形成されるため、製作コストの低減や重量軽減が見込まれる。また、図５の（Ｂ）に示すように、非磁性材２０が磁性材２２とロータコア１４とにより挟持された構造のため、遠心強度を確保することもできる。

図６には、本発明の好適な実施形態６が示されており、図６は、磁性材２２のみで形成され、隣り合う突出部４２の間に連結部４０が設けられたロータエンドプレート１２を示す図である。図６の（Ａ）にはロータエンドプレート１２の全体図が示されている。また、図６の（Ａ）における点線ａで囲まれた領域内の拡大斜視図が図６の（Ｂ）に示されている。

図６に示されるロータエンドプレート１２は、図１に示されるロータエンドプレート１２に換えて永久磁石電動機３０で利用される。つまり、図６のロータエンドプレート１２は、回転軸方向に複数の環状プレートが積層されたコア本体に永久磁石１８が埋設されたロータコア１４を構成する環状プレートを挟持するため、ロータコア１４の回転軸方向の両端部に設けられる。

図６に示されるロータエンドプレート１２は、永久磁石１８に対面する部分に空隙が設けられている。そのため、図６の（Ａ）に示されるように、ロータエンドプレート１２の奥に位置するロータコア１４および永久磁石１８が露になっている。突出部４２は、非磁性領域となる複数の空隙（ロータコア１４が露になっている部分）の間において半径方向外側へ突出している部分である。そして、円弧状の連結部４０が隣り合う突出部４２を連結している。突出部４２および連結部４０を含むロータエンドプレート１２は、磁性材料の一体プレス成型で構成される。

本実施形態では、突出部４２が連結部４０で連結されるためロータコア１４の軸方向への変形を抑える効果を高まることができる。なお、連結部４０の軸方向の厚さは、突出部４２やロータエンドプレート１２の本体部分に比べて、薄く形成される。

図６の（Ｂ）には、突出部４２および連結部４０の拡大図が示されている。図６の（Ｂ）に示されるように、突出部４２やロータエンドプレート１２本体の厚さＴ_１に比べて、連結部４０の厚さＴ_２は薄く形成される。連結部４０の厚さを薄くすることで、連結部４０によるロータエンドプレート１２の重量増加を抑制することができる。この連結部４０の厚さＴ_２は、ロータが回転する際の遠心力による破壊強度やロータコア１４の軸方向変形応力に応じて設定される。

図６のロータエンドプレート１２は、図１のロータエンドプレート１２と同様に、ロータ全域に亘って効率よくトルクを発生させる効果も有している。つまり、磁性材２２の領域にはｑ軸磁路２４が形成され、また、ｄ軸磁路２６が空隙を通過するため、ｄ軸インダクタンスＬｄが小さくなる。そのため、Ｔｒ＝Ｐｎ×（Ｌｑ−Ｌｄ）×｜Ｉｄ｜×｜Ｉｑ｜の原理でリラクタンストルクが発生し、トルクの発生効率が向上する。リラクタンストルクの発生原理については、実施形態１の説明で示したとおりである。

なお、連結部４０を薄く形成することにより、ｄ軸インダクタンスＬｄの増加が抑制される。つまり、連結部４０を薄くすることで、連結部４０がより少ない磁束量で磁気飽和するためである。また、ロータエンドプレート１２が有効磁路となり、回転子ヨーク部の磁気抵抗が減少するため、永久磁石発生磁束が増加してマグネットトルクも増加する。さらに、本実施形態では、磁性材のみを利用しているため、磁性材と非磁性材の２種類の材料を利用するものに比べて、部品点数を削減でき、コスト低下が期待できる。

図７には、本発明の好適な実施形態７が示されており、図７は、磁性材２２のみで形成され、隣り合う突出部４２の間に連結部４０が設けられ、さらに、永久磁石１８を押さえ込む突起部４４が設けられたロータエンドプレート１２を示す図である。図７の（Ａ）にはロータエンドプレート１２の全体図が示されている。また、図７の（Ａ）における点線ａで囲まれた領域内の拡大斜視図が図７の（Ｂ）に示されている。

図７に示されるロータエンドプレート１２と図６のロータエンドプレート１２との相違は、図７では、突起部４４が設けられている点である。図７に示されるロータエンドプレート１２は、図６のものと同様に、図１に示されるロータエンドプレート１２に換えて永久磁石電動機３０で利用される。そして、図７のロータエンドプレート１２は、図６に示したロータエンドプレート１２が奏する効果に加えて、突起部４４が設けられたことによる利点を併せ持っている。

本実施形態では、突起部４４が、空隙内に端面が現れた永久磁石１８を押さえ込むため、永久磁石１８がスラスト方向へ移動した場合の磁石飛散を防止できる。なお、突起部４４の軸方向の厚さは、突出部４２やロータエンドプレート１２の本体部分に比べて、薄く形成される。

図７の（Ｂ）には、突起部４４、突出部４２および連結部４０の拡大図が示されている。図７の（Ｂ）に示されるように、突出部４２やロータエンドプレート１２本体の厚さＴ_１に比べて、突起部４４の厚さＴ_３は薄く形成される。突起部４４の厚さを薄くすることで、突起部４４をより少ない磁束量で磁気飽和させ、内部短絡する永久磁石１８の磁束量を低減できる。この突起部４４の厚さＴ_３は、永久磁石１８のスラスト方向移動時に生じる応力に応じて設定される。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明の好適な実施形態１を説明するための図である。本発明の好適な実施形態２を説明するための図である。本発明の好適な実施形態３を説明するための図である。本発明の好適な実施形態４を説明するための図である。本発明の好適な実施形態５を説明するための図である。本発明の好適な実施形態６を説明するための図である。本発明の好適な実施形態７を説明するための図である。

符号の説明

１２ロータエンドプレート、２０非磁性材、２２磁性材、２４ｑ軸磁路、２６ｄ軸磁路。

Claims

ステータ内にロータが配置された永久磁石電動機において、
前記ロータは、回転軸方向に沿った貫通孔を有するコア本体の前記貫通孔に永久磁石が挿入されたロータコアと、そのロータコアの回転軸方向の端部に設けられたロータエンドプレートとを含み、
前記ロータエンドプレートは、前記永久磁石に対面する非磁性領域と、前記コア本体に対面する磁路領域とを含み、前記磁路領域が磁性材で形成され、前記ステータからの磁束によって前記磁路領域にｑ軸磁路が形成される、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
ステータ内にロータが配置された永久磁石電動機において、
前記ロータは、回転軸方向に沿った貫通孔を有するコア本体の前記貫通孔に永久磁石が挿入されたロータコアと、そのロータコアの回転軸方向の端部に設けられたロータエンドプレートとを含み、
前記ロータエンドプレートは、前記永久磁石に対面する領域およびその領域から半径方向外側の領域を含む非磁性領域と、前記コア本体に対面する領域において前記非磁性領域を除いた領域である磁路領域とを有し、前記磁路領域が磁性材で形成され、前記ステータからの磁束によって前記磁路領域にｑ軸磁路が形成される、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１または２に記載の永久磁石電動機において、
前記非磁性領域は非磁性材で形成され、前記永久磁石から前記ロータエンドプレート側への磁束の漏洩を抑制し、前記ステータからの磁束によって形成され前記非磁性領域を通過するｄ軸磁路に伴うｄ軸インダクタンスの増加を抑制する、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１または２に記載の永久磁石電動機において、
前記非磁性領域は空隙として形成され、前記永久磁石から前記ロータエンドプレート側への磁束の漏洩を抑制し、前記ステータからの磁束によって形成され前記非磁性領域を通過するｄ軸磁路に伴うｄ軸インダクタンスの増加を抑制する、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１に記載の永久磁石電動機において、
前記非磁性領域は空隙として形成され、前記永久磁石が前記空隙内に突出している、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項２に記載の永久磁石電動機において、
前記ロータコアは円柱形状で、前記ロータエンドプレートは前記ロータコアの上底および下底に設けられ、前記磁路領域が前記ロータコアの円柱側面よりも半径方向外側に突出している、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１または２に記載の永久磁石電動機において、
前記ロータエンドプレートは、前記ロータコアに挿入される回転軸部と一体形成される、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１または２に記載の永久磁石電動機において、
前記ロータエンドプレートは、前記非磁性領域を形成する非磁性部材と、前記磁路領域を形成する磁性部材とに分割形成され、
前記磁性部材は前記永久磁石に対面する部分に空隙を有し、前記非磁性部材を前記ロータコアと共に挟持する、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１または２に記載の永久磁石電動機において、
前記ロータエンドプレートは、前記非磁性領域となる複数の空隙が設けられた前記磁性材で形成され、隣り合う空隙の間に突出した複数の突出部と、隣り合う突出部の間を連結する連結部と、を有する、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項９に記載の永久磁石電動機において、
前記連結部は、ロータコアの外周に沿って形成され、連結部以外のロータエンドプレート本体に比べて回転軸方向の厚さが薄い、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１または２に記載の永久磁石電動機において、
前記ロータエンドプレートは、前記非磁性領域となる複数の空隙が設けられた前記磁性材で形成され、前記複数の空隙内に端面が現れた前記永久磁石を押さえ込む突起部を有する、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１または２に記載の永久磁石電動機において、
前記ロータエンドプレートは、前記非磁性領域となる複数の空隙が設けられた前記磁性材で形成され、隣り合う空隙の間に突出した複数の突出部と、隣り合う突出部の間を連結する連結部と、前記複数の空隙内に端面が現れた前記永久磁石を押さえ込む突起部と、を有する、
ことを特徴とする永久磁石電動機。
請求項１２に記載の永久磁石電動機において、
前記突起部は、ロータエンドプレート本体に比べて回転軸方向の厚さが薄い、
ことを特徴とする永久磁石電動機。