JP2005160131A - 回転電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】磁束密度の高い分割した永久磁石ロータであっても、永久磁石にスキューを設けることなくコギングトルクやトルクリップルの小さい回転電動機を安価に提供する。
【解決手段】ロータコア２の外周に突起部１２を一体で構成する。この突起部１２の幅は、永久磁石１を等間隔に配設したとき隣り合う永久磁石１間の空隙部１１の１／２程度に設定する。そして、突起部１２を上下に点対称となるように配設させるため、ロータコア２をその積厚のほぼ中央部において所定角度だけ周方向にひねり、図示しないシャフトをロータコア２の中央に設けた孔部２ａに焼き嵌めで固着する。永久磁石１の端部を突起部１２の端部に当接させて接着剤により固着し、隣り合う永久磁石２の表面が異極になるように着磁してロータとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、幅広い分野で動力源として用いられている永久磁石を用いた回転電動機、特に周方向に分割された永久磁石型ロータに関するものである。

従来、永久磁石を用いた回転電動機としては、図４のものが一般的に知られている。図４において、４１は永久磁石、４２はロータコア、４３はシャフト、４４はステータコア、４５はコイルとで構成されている。コイル４５に所定の電流を流すことで磁束が発生し、永久磁石４１からの磁束と作用して、ロータコア４２、永久磁４１とシャフト４３からなるロータ部が回転することとなる。

一方、小型高出力を実現するため磁束密度の高い焼結永久磁石を用いる場合、永久磁石を複数個に分割する必要があった。この分割した永久磁石の磁極位置精度とステータコアのティースの相対的な位置関係によって、コギングトルクやトルクリップルが生じ、位置決め精度の悪化や振動、騒音の原因になっていた。

これに対して、ピース状の永久磁石を外周面上にスキュー角を確保して等分布位置に固着するため、シャフトの軸線方向に複数個に等分割し、各分割された列にてプレス加工でシャフト外周面上に突起を形成し、それらを各永久磁石の位置決め用として永久磁石を固着したものが知られている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平６−２４５４１７号公報

解決しようとする問題点は、コギングトルク低減のために設ける種々の構成および煩雑な作業にともないコスト高となる点である。例えば、シャフトの外周面上にプレス加工で突起部を構成しながらシャフトの振れ精度を確保する点、永久磁石をピース状に細かく分割してスキューを設ける点である。

磁束密度の高い分割した永久磁石ロータであっても、永久磁石にスキューを設けることなくコギングトルクやトルクリップルの小さい回転電動機を安価に提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、ステータコアに巻線を施したステータと、前記ステータコアに対してラジアルギャップを有して回転自在に支持されるロータとを備え、前記ロータは、ロータコアの外周面に周方向に分割した永久磁石を等間隔に配設するとともに周方向に隣り合う永久磁石間に空隙部を設け、この空隙部の上下に点対称となるように磁性体からなる突起部を設け、この突起部端と永久磁石端を当接させて固着したものである。

また、ロータコアの外周に磁性体からなる突起部を一体で構成して、軸線方向厚みのほぼ中央位置で磁性突起部をずらしてロータシャフトに固着したものである。

本発明の回転電動機によれば、永久磁石間の空隙部に設けた磁性体からなる突起部によって、スキューと同様の効果を得ることができる。また、この突起部端に永久磁石端を当
接固着させるだけで、分割した永久磁石の位置決め精度を確保できる。

また、ロータコアと突起部を一体に構成したので、軸線方向厚みのほぼ中央位置で磁性突起部を所定寸法だけ周方向にずらすだけで精度よく突起部を配設できる。

さらに、板状のロータコアに突起部を一体構成してプレス積層することで鉄損を低減できるとともに、安価に実現できる。

このように、周方向に隣り合う永久磁石間の空隙部に点対称となるように設けた磁性突起部の作用により、分割した永久磁石を周方向に精度良く配設できるため、コギングトルクとトルクリップルの小さい回転電動機を提供できる。

ステータコアに対してラジアルギャップを有して回転自在に支持されるロータは、ロータコアの外周面に周方向に分割した永久磁石を等間隔に配設するとともに周方向に隣り合う永久磁石間に空隙部を設け、この空隙部の上下に点対称となるように磁性体からなる突起部を、板状のロータコアの外周に一体で構成して積層し、軸線方向厚みのほぼ中央位置で磁性突起部をずらしてロータシャフトに固着し、この磁性突起部端と永久磁石端を当接させて固着する。

本発明の特徴はロータ構造にあり、以下、図面を参照して説明する。

図１において、１は周方向に等分割した永久磁石、２は電磁鋼板を積層したロータコアである。

このロータコア２の外周に突起部１２を一体で構成する。この突起部１２の幅は、永久磁石１を等間隔に配設したとき隣り合う永久磁石１間の空隙部１１の１／２程度に設定する。そして、突起部１２を上下に点対称となるように配設させるため、ロータコア２をその積厚のほぼ中央部において所定角度だけ周方向にひねり、図示しないシャフトをロータコア２の中央に設けた孔部２ａに焼き嵌めで固着する。

このあと、永久磁石１の端部を突起部１２の端部に当接させて接着剤により固着し、隣り合う永久磁石２の表面が異極になるように着磁してロータとなる。このロータは従来と同様、ステータコアとはラジアルギャップを有して回転自在に支持される。

ここで、図２を参照しながら隣り合う永久磁石間の磁束密度の分布について説明する。隣り合う異極の永久磁石１に対して、突起部１２および空隙部１１をほぼ点対称に設けており、２段スキューを施した場合と同様の磁束密度分布となっている。さらに、突起部１２はロータコアと一体構成でプレス加工のため位置精度がよく、永久磁石１を高精度で固着できる。

このため、ステータコアと永久磁石の磁束変化によって発生するコギングトルクを小さくできる。加えてこのロータは機械的な精度が高く回転電動機に通電したときのトルクリップルも小さくできる。

なお、実施例１では板状のロータコアに突起部を一体構成して積層したが、ロータコアと突起部を一体構成した磁性体ブロックを２段に重ね、上記と同様に突起部をずらせば実施できる。

実施例２はロータコアと磁性体からなる突起部を別体で設けたものである。

図３において、３１は永久磁石、３２はロータコア、３３は空隙部、３４は磁性体からなる突起部である。

この突起部３４は、鉄鋼などの軟磁性体やフェライト磁石のような硬磁性体で構成してもよく、板状のロータコアの外周に突起部３４を収納する溝部を設けておき、永久磁石の接着時に一緒に接着する。

実施例２のロータ表面の磁束密度分布も２段スキューを施した場合と同様の磁束密度分布となり、コギングトルクやトルクリップルの低減が可能となる。

なお、実施例１、実施例２は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明の回転電動機は、分割した永久磁石を周方向に等間隔に配設するロータ構造に最適であり、小型で高出力かつ低コギングトルクが必要な用途などに有用である。

本発明の実施例１におけるロータの要部斜視図 本発明の実施例１における主要部の磁束密度分布図 本発明の実施例２におけるロータの要部斜視図 従来の永久磁石を用いた回転電動機の構成図

符号の説明

１、３１ 永久磁石
２、３２ ロータコア
１１、３３ 空隙部
１２、３４ 突起部

Claims (3)

1. ステータコアに巻線を施したステータと、前記ステータコアに対してラジアルギャップを有して回転自在に支持されるロータとを備え、前記ロータは、ロータコアの外周面に周方向に分割した永久磁石を等間隔に配設するとともに周方向に隣り合う永久磁石間に空隙部を設け、この空隙部の上下に点対称となるように磁性体からなる突起部を設け、この突起部端と永久磁石端を当接させて固着したことを特徴とする回転電動機。
2. ロータコアの外周に磁性体からなる突起部を一体で構成して、軸線方向厚みのほぼ中央位置で突起部をずらしてロータシャフトに固着した請求項１に記載の回転電動機。
3. 板状のロータコアを積層した請求項２に記載の回転電動機。