JP2005328664A

JP2005328664A - Ｐｍモータの回転子構造

Info

Publication number: JP2005328664A
Application number: JP2004145759A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Azuma; 義高東
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2005-11-24

Abstract

【課題】高速回転が可能であるとともに、定トルク運転及び定出力運転の限界点を高める。
【解決手段】回転子鉄心１の外周側から径方向に９０度間隔でスロット１ａを設け、ｄ軸方向に対向した一対のｄ軸スロット１ａには永久磁石２の内側に磁極鉄心４を取り付けたｄ軸ピース５を径方向摺動自在に収容し、ｑ軸方向に対向した一対のｑ軸スロット１ａにはｄ軸ピース５より質量が大きい一対のｑ軸鉄心６を径方向摺動自在に収容し、隣り合うｄ軸ピース５とｑ軸鉄心６とをリンク７により連結し、ｄ軸ピース５とｄ軸スロット１ａの底部との間の空隙８にｄ軸ピース５を回転子鉄心１の外周側へ付勢するコイルばね９を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＰＭモータ（永久磁石型同期電動機）に関し、特にその回転子構造に関するものである。

近年、インバータ駆動される電気自動車・電車等の産業用装置に使用されるＰＭモータにおいては、インバータ容量を上げることなく高回転速度を実現するモータの制御技術のニーズが高まっている。ＰＭモータは、界磁を発生させるために外部からエネルギーを供給する必要がないため、永久磁石を使用しない電動機よりもエネルギー効率が高いという特徴がある。又、電動機のトルクは電動機の固定子電流と界磁の磁束量とにより決定される。

ＰＭモータの最大回転数を上げるためには、永久磁石を組み込んだ回転子の回転により固定子巻線に発生する誘起電圧（逆起電力）を小さくする必要がある。電動機が低速度で回転している場合には、永久磁石による界磁により固定子巻線に誘起される電圧は小さいため、電動機の回転に及ぼす影響はほとんどない。しかし、電動機の回転が上昇して誘起電圧が電動機の電源電圧に等しくなると、電源から電動機への電流供給が不可能となるために、回転数を上げることができず、電動機の回転子のトルクは零に低下する。つまり、誘起電圧（逆起電力）が電源電圧と等しくなるときの電動機の回転数が最高回転数となる。

ＰＭモータにおいては、固定子巻線に流す電流が低くても、回転子に設けた永久磁石による界磁（起磁力）を強くすれば電動機のトルクを大きくすることが可能である。ところが、界磁を強くすれば、電動機の最高回転数が低くなるという問題が生じる。近年、希土類磁石の高性能化により、ＰＭモータへの希土類磁石の使用が盛んになってきている。しかし、高性能の希土類磁石を使用すると、低速域では高トルクを得ることができるが、電動機の最大回転数が極端に低くなるという問題がある。

このため、回転子巻線に電流を流して（界磁と逆方向に磁界をかけて）回転子に設けた永久磁石による界磁を減少させる弱め界磁制御が提案されており、この制御により電動機の最高回転数を上げることができる。弱め界磁制御を適用するＰＭモータとしては従来では例えばＩＰＭモータ（埋め込み磁石型同期電動機）が用いられる。図１２はＩＰＭモータの回転子構造を示し、回転軸３に取り付けられた回転子鉄心１にはｄ軸方向に対向するとともに回転軸３の軸方向に貫通して一対の貫通孔２０が設けられ、貫通孔２０には一対の永久磁石２が埋め込まれている。

しかし、固定子巻線に電流を流して電気的に弱め界磁制御を行うという方法はその制御が複雑であり、しかも永久磁石の界磁と逆方向に磁界をかけるために、磁石が減磁される恐れがあるという問題があった。さらに、永久磁石による回転子の磁束を回転子に流す電流で制御するため、回転制御可能範囲が狭く、また固定子巻線に電流を流して界磁を制御するため、消費電力が増加するという問題もあった。

そこで、固定子コイルに流す電流を制御することなく弱め界磁制御を行うことができ、最高回転数を上げることができるＰＭモータが特許文献１〜５により提案された。
特開平１１−２７５７８７号公報特開平１１−２７５７８８号公報特開平１１−２７５７８９号公報特開２００２−１１２４７４号公報特開２００２−２０４５４１号公報

特許文献１〜３においては、回転子本体にスリットを設け、このスリットに磁束通路部材を移動可能に設け、高速回転時には隣り合うポールピース部間を磁気的に短絡して弱め界磁制御をし、高速回転を可能としている。又、特許文献４においては、埋め込んだ永久磁石を移動可能とし、運転状況に応じて永久磁石の位置を変えて、モータ定数を制御し、高速回転を可能としている。さらに、特許文献５においては、回転子に第１回転子及び第２回転子を設け、電動機の回転速度に応じて各回転子の位相差を制御し、回転速度が上昇するに従って界磁を弱め、高速回転を可能にしている。

しかしながら、上記した各特許文献に示されたＰＭモータにおいては、高速回転は可能であるが、定トルク運転の限界点及び定出力運転の限界点が低いものであった。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、高速回転が可能であるとともに、定トルク運転の限界点及び定出力運転の限界点を高めることができるＰＭモータの回転子構造を得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係るＰＭモータの回転子構造は、回転軸に取り付けられた回転子鉄心の外周面から径方向に９０度間隔で設けられた各スロットと、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、ｄ軸方向に対向した一対のｄ軸スロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、ｑ軸方向に対向した一対のｑ軸スロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された前記ｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、隣り合うｄ軸ピースとｑ軸鉄心とを連結するリンクと、ｄ軸ピースとｄ軸スロットの底部との間の空隙に設けられとともに、ｄ軸ピースを回転子鉄心の外周側に付勢するばねとを備えたものである。

請求項２に係るＰＭモータの回転子構造は、上記ばねを板ばねとしたものである。

請求項３に係るＰＭモータの回転子構造は、回転軸に取り付けられた回転子鉄心の外周面から径方向に９０度間隔で設けられた各スロットと、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、ｄ軸方向に対向した一対のｄ軸スロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、ｑ軸方向に対向した一対のｑ軸スロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容し、且つｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、ｄ軸ピースとｄ軸スロットの底部との間の空隙に設けられるとともに、ｄ軸ピースを回転子鉄心の外周側に付勢するばねと、ｄ軸スロットとｑ軸スロットの底部間を連通するよう設けられた連通孔と、ｄ軸スロットの底部の空隙、ｑ軸スロットの底部の空隙及び前記連通孔に充填された磁性流体とを備えたものである。

請求項４に係るＰＭモータの回転子構造は、ｑ軸鉄心の摺動面に凸部を設けるとともに、ｑ軸スロットの摺動面に凹部を設けて、ｑ軸鉄心が摺動した時に回転子飛び出し防止のためのストッパ部を形成したものである。

請求項５に係るＰＭモータの回転子構造は、回転軸に取り付けられた回転子鉄心のｄ軸方向の外周面から径方向に対向して設けられた一対のスロットと、回転子鉄心のｑ軸方向に対向するとともに回転軸の軸方向に貫通して設けられた一対の貫通孔と、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、一対のスロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、一対の貫通孔にそれぞれ径方向摺動自在に収容し、且つｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、隣り合うｄ軸ピースとｑ軸鉄心とを連結するリンクと、ｄ軸ピースとスロットの底部との間の空隙に設けられるとともに、ｄ軸ピースを回転子鉄心の外周側へ付勢するばねとを備え、各スロット及び各貫通孔の内端側及び各貫通孔の外端側によりストッパ部を形成したものである。

請求項６に係るＰＭモータの回転子構造は、回転軸に取り付けられた回転子鉄心のｄ軸方向の外周面から径方向に対向して設けられた一対のスロットと、回転子鉄心のｑ軸方向に対向するとともに回転軸の軸方向に貫通して設けられた一対の貫通孔と、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、一対のスロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、一対の貫通孔にそれぞれ径方向摺動自在に収容し、且つｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、隣り合うｄ軸ピースとｑ軸鉄心とを連結するリンクと、貫通孔の外端部とｑ軸鉄心との間の空隙に設けられるとともに、ｑ軸鉄心を回転子鉄心の径方向内側に付勢する板ばねとを備えたものである。

請求項７に係るＰＭモータの回転子構造は、回転軸に取り付けられた回転子鉄心の外周面から径方向に９０度間隔で且つ軸方向に貫通して設けられた各貫通孔と、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、ｄ軸方向に対向した一対のｄ軸貫通孔にそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、ｑ軸方向に対向した一対のｑ軸貫通孔にそれぞれ径方向摺動自在に収容し、且つｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、隣り合うｄ軸ピースとｑ軸鉄心とを連結するリンクと、ｄ軸ピースとｄ軸貫通孔の内端との間の空隙に設けられるとともに、ｄ軸ピースを回転子鉄心の外周側に付勢するばねと、ｄ軸ピースがｄ軸貫通孔の外端側と当接しないようにｑ軸鉄心側に形成したストッパ部とを備えたものである。

請求項８に係るＰＭモータの回転子構造は、ｄ軸ピースの磁極鉄心に永久磁石に対して直角に細長いスリットを設けたものである。

請求項９に係るＰＭモータの回転子構造は、ｄ軸ピースの磁極鉄心に永久磁石を保護する保護部を設けたものである。

請求項１０に係るＰＭモータの回転子構造は、回転軸又は回転子鉄心に、ｄ軸ピ−スの磁極鉄心及びｑ軸鉄心と係合してｄ軸ピース及びｑ軸鉄心の軸方向への飛び出しを防止する飛び出し防止部材を設けたものである。

以上のようにこの発明の請求項１によれば、高速回転時にはｄ軸ピースの径方向への移動により弱め界磁制御が行われ、端子電圧及び誘起電圧成分が減少し、最高回転数が上昇する。従って、定トルク運転限界点及び低出力運転限界点を高めることができる。

請求項２によれば、d軸ピースとｄ軸スロットの底部との間の空隙に設けるばねを板ばねとしており、この空隙の大きさを小さくすることができ、永久磁石の磁束を有効に利用することができる。

請求項３によれば、ｄ軸スロットの底部の空隙、ｑ軸スロットの底部の空隙及びその連通孔に磁性流体を充填したので、リンクを設けなくても高速回転時の弱め界磁制御が行われ、また永久磁石の磁束を有効に利用することができる。

請求項４によれば、ｑ軸鉄心とｑ軸スロットとの摺動部に凹凸によるストッパ部を設けたので、ｄ軸ピース及びｑ軸鉄心の飛び出しが防止され、又これらの損傷が防止される。

請求項５によれば、回転子鉄心に設けたスロットの内端側及び貫通孔の内外端側によりストッパ部を設けたので、ｄ軸ピース及びｑ軸鉄心の飛び出しや損傷が防止され、また構造を簡単にすることができる。

請求項６によれば、ｄ軸ピースとスロットの底部との間の空隙にばねを設けないので、この空隙を小さくすることができ、永久磁石の磁束を有効に利用することができる。

請求項７によれば、ＩＰＭモータにおいて、d軸ピースがｄ軸貫通孔の外端側と当接しないようｑ軸鉄心側にストッパ部を設けたので、ｄ軸ピースの破損を防止することができる。

請求項８によれば、ｄ軸ピースの磁極鉄心に細長いスリットを設けており、ｑ軸鉄心より質量が小さいことが要求されるｄ軸ピースの質量を容易に小さくすることができる。又、スリットを永久磁石に対して直角に設けたので、永久磁石の磁束の通流に悪影響を与えることはない。

請求項９によれば、d軸ピースの磁極鉄心の両側部に永久磁石の両側部を保護する保護部を設けており、永久磁石がスロット又は貫通孔との摺動により損傷することを防止することができる。

請求項１０によれば、回転軸又は回転子鉄心に、ｄ軸ピース及びｑ軸鉄心の飛び出しを防止する飛び出し防止部材を設けたので、これらの飛び出しは防止され、損傷も防止される。

実施最良形態１
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態１によるＰＭモータの回転子構造の通常状態時（低速回転時）、高速回転時の側面図及び図１（ａ）の一部拡大図を示し、回転軸３に取り付けられた回転子鉄心１には外周面から径方向に９０度間隔でスロット１ａが設けられ、対向する二対のスロット１ａのうちのｄ軸方向に対向した一対のｄ軸スロット１ａには永久磁石２の内側に磁極鉄心４を貼り付けた一対のｄ軸ピース５が径方向摺動自在に収容され、ｑ軸方向に対向した他の一対のｑ軸スロット１ａにはｄ軸ピース５より質量が大きいｑ軸鉄心６が径方向摺動自在に収容されている。そして、隣り合うｄ軸ピース５とｑ軸鉄心６とはリンク７により移動可能に連結される。又、ｄ軸ピース５とｄ軸スロット１ａの底部との間の空隙８には、ｄ軸ピース５を回転子鉄心１の外周側に付勢するコイルばね９が設けられている。なお、ｄ軸ピース５及びｑ軸鉄心６が摺動自在に収容されたスロット１ａの角部はそれぞれのストッパ部１ｂとなる。このような構成において、回転子鉄心１、回転軸３、ｄ軸ピース５、ｑ軸鉄心６、リンク７及びコイルばね９により回転子１０が形成され、回転子１０と固定子１１との間にはギャップ１２が設けられる。

上記構成において、図１（ａ）に示す通常状態時においては、ｄ軸ピ−ス５はコイルばね９の押圧力により固定子１１とのギャップ１２側へ押圧されているが、図１（ｂ）に示すロータの高速回転時においては、ｄ軸ピース５より質量が大きいｑ軸鉄心６が遠心力によりギャップ１２側へ引っ張られて径方向外側に移動し、ｑ軸鉄心６とリンク７により連結されているｄ軸ピース５はコイルばね８の押圧力に抗して径方向内側に引き込まれる。

次に、実施最良形態１の作用効果について説明する。上記モータの電圧方程式は（１）式のように示される。

ここで、Ｖｄはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧、ωはロータ回転角速度、Ｌｄ（ω）はｄ軸インダクタンス、Ｌｑ（ω）はｑ軸インダクタンス、λ（ω）は永久磁石２の磁束、ｉｄはｄ軸電流、ｉｑはｑ軸電流、Ｒｌは巻線抵抗であり、λ（ω）、Ｌｄ（ω）、Ｌｑ（ω）はコイルばね９のばね定数、ｄ軸ピース５及びｑ軸鉄心６の質量、回転子１０と固定子１１とのギャップ１２の大きさ、磁束密度との関係により決定されるωの関数である。

回転数が上昇すると図１（ｂ）に示すように永久磁石２が回転軸３側に移動し、永久磁石２と回転子鉄心１の外周とのギャップ１３が大きくなるので、永久磁石２の磁束λは回転数が上昇するに従って減少する。そのために（１）式において、Ｖｄが減少し、モータの電圧が減少する。

又、上記モータのトルクＴは（２）式で示される。

Ｔ＝ｐλ×ｉｑ＋ｐ（Ｌｄ−Ｌｑ）×ｉｐ×ｉｑ（２）
ここで、ｐは極対数である。図１（ａ）の通常状態ではｄ軸インダクタンスＬｄが大きくてＬｄ≒Ｌｑとなる。回転数が上昇すると、図１（ｂ）に示すように永久磁石２のギャップ１３が広くなるので、永久磁石２の磁束λが減少し、ｐλ×ｉｑが減少するので、トルクＴが減少する。しかし、磁極鉄心４と回転子鉄心１の外周とのギャップ１４も広くなり、Ｌｄが減少し、一方ではｑ軸鉄心６と回転子鉄心１の外周とのギャップ１５が小さくなってｑ軸インダクタンスＬｑが増加するので、ｐ（Ｌｄ−Ｌｑ）×ｉｄ×ｉｑのリラクタンストルク成分が大きくなり、ｐλ×ｉｑ項の減少分を補う。

実施最良形態１においては、高速回転時には、ｄ軸ピース５が回転軸３方向に移動するため、モータの弱め界磁制御が行われ、その回転数ー電圧・トルク特性は図２に示すようになる。即ち、従来のモータの端子電圧はイ、実施最良形態１のモータの端子電圧はロに示すようになり、実施最良形態１では端子電圧を（１）式に示すように減少させることができる。又、従来のＰＭモータの誘起電圧成分はハ、提案モータ即ち実施最良形態１のモータの誘起電圧成分はニとなり、実施最良形態１では誘起電圧成分が減少するので、最大回転数を上げることができる。さらに、従来モータのトルクはホ、実施最良形態１のモータのトルクはヘに示すようになり、実施最良形態１ではトルクは（２）式に示すように増大する。

この結果、従来のモータの定トルク運転限界点はト、実施最良形態１のモータの定トルク運転限界点はチに示すようになり、実施最良形態１では定トルク運転限界点を高めることができる。又、従来モータの定出力運転限界点はリ、実施最良形態１のモータの定出力運転限界点はヌに示すようになり、実施最良形態１のモータの定出力運転限界点を高めることができる。

実施最良形態２
図３（ａ）は実施最良形態１によるＰＭモータの回転子構造の一部拡大側面図、図３（ｂ）は実施最良形態２によるＰＭモータの回転子構造の一部拡大側面図であり、実施最良形態１ではコイルばね９を用いたので、ｄ軸ピース５と回転子鉄心１のｄ軸スロット１ａの底部との空隙８が大きくなり、永久磁石２の磁束λが小さくなる。そこで、実施最良形態２においては、図３（ｂ）に示すようにコイルばね９に代えて板ばね１６を用いており、空隙８が小さくなり、永久磁石２の磁束を有効に利用することができる。

実施最良形態３
図４は実施最良形態３によるＰＭモータの回転子構造の側面図を示し、ｄ軸ピース５が収容されたｄ軸スロット１ａとｑ軸鉄心６が収容されたｑ軸スロット１ａの底部間にはこの間を連通する連通孔１７が設けられ、連通孔１７によって連通されたｄ軸ピース５とｄ軸スロット１ａの底部との間の空隙８、ｑ軸鉄心６とｑ軸スロット１ａの底部との間の空隙１８及び連通孔１７には磁性流体（液状の磁性体）１９が充填される。なお、実際には回転子鉄心１の中心には回転軸３が設けられているので、連通孔１７は回転子鉄心１にこの回転軸３を避けた形で形成される。

実施最良形態３においては、空隙８，１８及び連通孔１７には磁性流体１９が充填されており、空隙８，１８の容積の和は常に等しいので、高速回転時に遠心力によりｑ軸鉄心６が径方向外側に移動すると、ｄ軸ピース５は径方向内側に移動し、弱め界磁制御が行われる。従って、リンク７は省略できる。しかも、空隙８に磁性流体１９が充填されているので、永久磁石２の磁束を有効に利用することができる。

実施最良形態４
図５は実施最良形態４によるＰＭモータの回転子構造の要部側面図を示し、ｑ軸鉄心６とｑ軸スロット１ａとの摺動部においてｑ軸鉄心６に凸部６ａを設けるとともに、ｑ軸スロット１ａに凸部６ａと係合する凹部１ｃを設け、両者の係合によりストッパ部を形成する。なお、スロット１ａの角部からなるストッパ部１ｂもストッパの役目をする。

実施最良形態４においては、ｑ軸鉄心６側に凹部１ｃ及び凸部６ａからなるストッパ部を設けたので、ｄ軸ピース５及びｑ軸鉄心６の飛び出しが防止され、また永久磁石２等の損傷を防止することができる。又、スロット１ａの角部からなるストッパ部１ｂによってもこれらの効果を奏することができる。

実施最良形態５
図６は実施最良形態５によるＰＭモータの回転子構造の側面図を示し、回転子鉄心１のｄ軸方向の外周面から径方向に対向して一対のスロット１ａを設けるとともに、回転子鉄心１のｑ軸方向に対向して一対の貫通孔２０を回転軸３の軸方向に貫通して設け、各スロット１ａには径方向摺動自在に一対のｄ軸ピース５を収容し、各貫通孔２０には一対のｑ軸鉄心６を径方向摺動自在に収容する。又、隣り合うｄ軸ピース５とｑ軸鉄心６とをリンク７により連結し、空隙８にはｄ軸ピース５を回転子鉄心１の外周側へ付勢するコイルばね９を設ける。そして、ｄ軸スロット１ａの内端側の角部からなるストッパ部１ｂ、各貫通孔２０の内端側の角部からなるストッパ部２０ａ、及び各貫通孔２０の外端側からなるストッパ部２０ｂを形成する。

実施最良形態５においても、ストッパ部１ｂ，２０ａ，２０ｂによりｄ軸ピース５及びｑ軸鉄心６が係止され、これらの飛び出しや損傷を防止することができる。又、ストッパ部１ｂ，２０ａ，２０ｂはスロット１ａの内端側及び貫通孔２０の内外端側により形成されるので、構造が簡単になる。

実施最良形態６
図７は実施最良形態６によるＰＭモータの回転子構造の側面図を示し、空隙８にばね９，１６を設けると、空隙８が大きくなり、永久鉄心２の磁束を有効に利用できない。そこで、実施最良形態６においては、空隙８にはばねを設けない。その代わりに、貫通孔２０の外端部とｑ軸鉄心６との間の空隙２１に板ばね２２を設ける。板ばね２２は、ｑ軸鉄心６を回転子鉄心１の径方向内側に付勢する。その他の構成は実施最良形態５と同様である。

上記構成において、通常状態時においては、ｑ軸鉄心６は板ばね２２により貫通孔２０の径方向内側へ押圧され、ｄ軸ピース５はギャップ１２側へ押圧されているが、高速回転時にはｑ軸鉄心６は遠心力により板ばね２２の押圧力に抗して径方向外側に摺動し、ｄ軸ピース５はスロット１ａ内を径方向内側に摺動し、弱め界磁制御が行われる。

実施最良形態６においては、貫通孔２０の外端部とｑ軸鉄心６との間の空隙２１に板ばね２２を設け、ｄ軸ピース５とスロット１ａの底部との間の空隙８にはばねを設けないので、空隙８を小さくすることができ、永久磁石２の磁束を有効に利用できる。その他の効果は実施最良形態５と同様である。

実施最良形態７
図８（ａ），（ｂ）は実施最良形態７によるＩＰＭモータの回転子構造の側面図及びそのＡ部拡大図を示し、回転子鉄心１には９０度間隔で軸方向に貫通した貫通孔２０を設け、ｄ軸方向に対向した一対のｄ軸貫通孔２０には径方向摺動自在に一対のｄ軸ピース５を収容し、ｑ軸方向に対向した一対のｑ軸貫通孔２０には径方向摺動自在に一対のｑ軸鉄心６を収容する。隣り合うｄ軸ピース５とｑ軸鉄心６とをリンク７により連結するとともに、ｄ軸貫通孔２０の内端部とｄ軸ピース５との間の空隙２３にはコイルばね９を設ける。又、貫通孔２０の内端側の角部にはストッパ部２０ａが形成され、貫通孔２０の外端部にもストッパ部２０ｂが形成されている。ストッパ部２０ａは、通常状態時にコイルばね９に押圧されたｄ軸ピース５が貫通孔２０の外端部との間に０．１〜０．５ｍｍの空隙２４を形成するよう調整されている。

実施最良形態７においては、通常状態時にｄ軸ピース５がコイルばね９に押圧されても、ｑ軸鉄心６がストッパ部２０ａに係止されるので、ｄ軸ピース５と貫通孔２０の外端との間には空隙２４が形成され、ｄ軸ピース５とｄ軸貫通孔２０の外端とは当接しない。このため、ＩＰＭモータにおいても、ｄ軸ピース５の損傷を防止することができる。なお、ストッパ部２０ａはその他の構造によって形成してもよい。

実施最良形態８
図９は実施最良形態８によるＰＭモータの回転子構造の要部側面図を示し、ｄ軸ピース５の磁極鉄心４に永久磁石２に対して直角方向に複数の細長いスリット４ａを設けている。その他の構成は上記各実施最良形態と同様である。

実施最良形態８においては、磁極鉄心４に永久磁石２に対して直角に複数の細長いスリット４ａを設けており、ｑ軸鉄心６より質量が小さいことが要求されるｄ軸ピース５の質量を容易に小さくすることができる。しかも、スリット４ａは永久磁石２に対して直角に設けられているので、永久磁石２の磁束の通流に悪影響を与えない。

実施最良形態９
図１０は実施最良形態９によるＰＭモータの回転子構造の要部側面図を示し、ｄ軸ピース５の磁極鉄心４の両側部に永久磁石２を保護する保護部４ｂを設けている。その他の構成は上記各実施最良形態と同様である。

実施最良形態９においては、磁極鉄心４の両側部に永久磁石２を保護する保護部４ｂを設けたので、永久磁石２がスロット１ａ又は貫通孔２０との摺動により損傷することを防止することができる。

実施最良形態１０
図１１（ａ），（ｂ）は実施最良形態１０によるＰＭモータの回転子構造の側面図及び正面図を示し、２５は回転子鉄心１又は回転軸３に取り付けられた十字板状の飛び出し防止部材であり、ｄ軸ピース５の磁極鉄心４の軸方向両端面及びｑ軸鉄心６の軸方向両端面と係合する。飛び出し防止部材２５と永久磁石２が接触すると磁気的干渉が生じるので、飛び出し防止部材２５のｄ軸方向の寸法Ｂは永久磁石２が最も径方向内側に位置したときの内径より小さくする。飛び出し防止部材２５のｑ軸方向の寸法Ｃは磁気的干渉を考慮する必要がないので、ＣはＢより大きくする。

実施最良形態１０においては、ｄ軸ピース５及びｑ軸鉄心６の軸方向への飛び出しを防止する飛び出し防止部材２５を設けたので、これらの軸方向への飛び出しは防止され、その損傷も防止される。

この発明の実施最良形態１によるＰＭモータの回転子構造の通常状態時、高速回転時の側面図及び図１（ａ）の一部拡大図である。実施最良形態１によるＰＭモータの回転数ー電圧・トルク特性図である。実施最良形態１及び実施最良形態２によるＰＭモータの回転子構造の一部拡大側面図である。実施最良形態３によるＰＭモータの回転子構造の側面図である。実施最良形態４によるＰＭモータの回転子構造の要部側面図である。実施最良形態5によるＰＭモータの回転子構造の側面図である。実施最良形態６によるＰＭモータの回転子構造の側面図である。実施最良形態７によるＩＰＭモータの回転子構造の側面図及びそのＡ部拡大図である。実施最良形態８によるＰＭモータの回転子構造の要部側面図である。実施最良形態９によるＰＭモータの回転子構造の要部側面図である。実施最良形態１０によるＰＭモータの回転子構造の側面図及び正面図である。従来のＩＰＭモータの回転子構造の側面図である。

符号の説明

１…回転子鉄心
１ａ…スロット
１ｂ，２０ａ，２０ｂ…ストッパ部
１ｃ…凹部
２…永久磁石
３…回転軸
４…磁極鉄心
４ａ…スリット
４ｂ…保護部
５…ｄ軸ピース
６…ｑ軸鉄心
６ａ…凸部
７…リンク
８，１８，２１，２３，２４…空隙
９…コイルばね
１０…回転子
１１…固定子
１２…ギャップ
１６，２２…板ばね
１７…連通孔
１９…磁性流体
２０…貫通孔
２５…飛び出し防止部材

Claims

回転軸に取り付けられた回転子鉄心の外周面から径方向に９０度間隔で設けられた各スロットと、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、ｄ軸方向に対向した一対のｄ軸スロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、ｑ軸方向に対向した一対のｑ軸スロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された前記ｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、隣り合うｄ軸ピースとｑ軸鉄心とを連結するリンクと、ｄ軸ピースとｄ軸スロットの底部との間の空隙に設けられるとともに、ｄ軸ピースを回転子鉄心の外周側に付勢するばねとを備えたことを特徴とするＰＭモータの回転子構造。
上記ばねを板ばねとしたことを特徴とする請求項１記載のＰＭモータの回転子構造。
回転軸に取り付けられた回転子鉄心の外周面から径方向に９０度間隔で設けられた各スロットと、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、ｄ軸方向に対向した一対のｄ軸スロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、ｑ軸方向に対向した一対のｑ軸スロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容し、且つｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、ｄ軸ピースとｄ軸スロットの底部との間の空隙に設けられるとともに、ｄ軸ピースを回転子鉄心の外周側に付勢するばねと、ｄ軸スロットとｑ軸スロットの底部間を連通するよう設けられた連通孔と、ｄ軸スロットの底部の空隙、ｑ軸スロットの底部の空隙及び前記連通孔に充填された磁性流体とを備えたことを特徴とするＰＭモータの回転子構造。
ｑ軸鉄心の摺動面に凸部を設けるとともに、ｑ軸スロットの摺動面に凹部を設けて、ｑ軸鉄心が摺動した時に回転子飛び出し防止のためのストッパ部を形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＰＭモータの回転子構造。
回転軸に取り付けられた回転子鉄心のｄ軸方向の外周面から径方向に対向して設けられた一対のスロットと、回転子鉄心のｑ軸方向に対向するとともに回転軸の軸方向に貫通して設けられた一対の貫通孔と、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、一対のスロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、一対の貫通孔にそれぞれ径方向摺動自在に収容し、且つｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、隣り合うｄ軸ピースとｑ軸鉄心とを連結するリンクと、ｄ軸ピースとスロットの底部との間の空隙に設けられるとともに、ｄ軸ピースを回転子鉄心の外周側へ付勢するばねとを備え、各スロット及び各貫通孔の内端側及び各貫通孔の外端側によりストッパ部を形成したことを特徴とするＰＭモータの回転子構造。
回転軸に取り付けられた回転子鉄心のｄ軸方向の外周面から径方向に対向して設けられた一対のスロットと、回転子鉄心のｑ軸方向に対向するとともに回転軸の軸方向に貫通して設けられた一対の貫通孔と、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、一対のスロットにそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、一対の貫通孔にそれぞれ径方向摺動自在に収容し、且つｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、隣り合うｄ軸ピースとｑ軸鉄心とを連結するリンクと、貫通孔の外端部とｑ軸鉄心との間の空隙に設けられるとともに、ｑ軸鉄心を回転子鉄心の径方向内側に付勢する板ばねとを備えたことを特徴とするＰＭモータの回転子構造。
回転軸に取り付けられた回転子鉄心の外周面から径方向に９０度間隔で且つ軸方向に貫通して設けられた各貫通孔と、永久磁石の内側に磁極鉄心を取り付けて形成し、ｄ軸方向に対向した一対のｄ軸貫通孔にそれぞれ径方向摺動自在に収容された一対のｄ軸ピースと、ｑ軸方向に対向した一対のｑ軸貫通孔にそれぞれ径方向摺動自在に収容し、且つｄ軸ピースより質量が大きい一対のｑ軸鉄心と、隣り合うｄ軸ピースとｑ軸鉄心とを連結するリンクと、ｄ軸ピースとｄ軸貫通孔の内端との間の空隙に設けられるとともに、ｄ軸ピースを回転子鉄心の外周側に付勢するばねと、ｄ軸ピースがｄ軸貫通孔の外端側と当接しないようにｑ軸鉄心側に形成したストッパ部とを備えたことを特徴とするＰＭモータの回転子構造。
ｄ軸ピースの磁極鉄心に永久磁石に対して直角に細長いスリットを設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のＰＭモータの回転子構造。
ｄ軸ピースの磁極鉄心に永久磁石を保護する保護部を設けたことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のＰＭモータの回転子構造。
回転軸又は回転子鉄心に、ｄ軸ピ−スの磁極鉄心及びｑ軸鉄心と係合してｄ軸ピース及びｑ軸鉄心の軸方向への飛び出しを防止する飛び出し防止部材を設けたことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のＰＭモータの回転子構造。