JP2009225584A - 電動モータのロータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクピンなどを使用せずに、薄板状の磁性鋼板を均一かつ精度良く積層することができ、頑強に固定することができる電動モータのロータ構造を提供する。
【解決手段】各磁性鋼板3に、ロータシャフト5を挿入する中央孔15と、前記永久磁石4を挿入する磁石収納孔16と、積層して隣接する前記磁性鋼板3間で嵌め合わせることにより隣接する前記磁性鋼板3間を連結固定する連結嵌合部10とが形成され、前記連結嵌合部10が、前記ロータの径方向において少なくとも前記磁石収納孔16と前記磁性鋼板3の外周側との間における部位であって、前記磁石収納孔16に挿入した前記永久磁石4によって構成される全ての磁極内の部位に形成され、前記各磁性鋼板3を積層した両端部に、前記ロータシャフト5を挿入する孔が形成された押え板がそれぞれ設けられ、前記両押え板間が前記ロータシャフト5を介して固定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、永久磁石をロータの外周部近傍に配設した電動モータのロータ構造に関するものである。

一般に永久磁石をロータの外周部に組み込んだ電動モータでは、永久磁石の断面形状を有する打抜きパターンによって加工された磁石収納孔を有する薄板形状の磁性鋼板を、多数枚積層してロータコアを構成している。そして、ロータコア内の磁石収納孔に永久磁石を挿入している。

その際、永久磁石をロータコアのより外周面側に配置するほど、モータ設計上の特性を向上させることができる。一方で、永久磁石をロータコアのより外周面側に配置するほど、高速回転時に永久磁石が受ける遠心力が大きくなるので、永久磁石を磁石収納孔内で支えておくためには、ロータコアに剛性構造を持たせておくことが必要となる。

この相反する二つの背反事象に対して、従来の電動モータでは、積層された薄板形状の磁性鋼板同士をカシメやクランクピンを用いて連結し、積層した磁性鋼板同士を一体化させてロータコア全体の剛性を高めており、磁石回転子（特許文献１参照。）などが提案されている。

特許文献１の磁石回転子では、積層した磁性鋼板同士を一体化する際に、カシメクランプだけでは一体化したロータコアの剛性が不足するとして、また逆に、クランクピンだけでは積層精度が不足することが懸念されるため、カシメクランプとクランクピンとを組み合わせた構成が提案されている。

即ち、特許文献１の磁石回転子の端部側における横断面図を図９に示すと、鉄心としてのロータコアを構成する磁性鋼板40には磁石収納孔45が形成され、磁石収納孔45には、永久磁石41が挿入されている。永久磁石41の内側とロータシャフト42との間の部位には、カシメクランプ43とクランクピン44とが構成されている。

また、カシメクランプとクランクピンとを組み合わせた構成としては、電動機の回転子（特許文献２参照。）なども提案されている。特許文献２に記載された回転子の横断面図を図１０に示すと、鉄心としてのロータコアを構成する回転子用鉄板50には磁石収納孔55が形成されており、各磁石収納孔55は、略Ｌ字形状に形成されている。

各磁石収納孔55には、一対の永久磁石51がそれぞれ挿入されている。一対の永久磁石51によって構成される各磁極56〜59には、風孔60とカシメ部53とが構成されている。また、各磁極56〜59の間である永久磁石51と永久磁石51との間には、リペット54（クランクピンに相当。）が配設されている。

リペット54によって積層された複数枚の回転子用鉄板50の固定を行うとともに、カシメ部53（カシメクランプに相当。）にて、回転子用鉄板50同士を相互にカシメ固定している。
特開平９−４６９４６号公報 特開平１１−３４１７１９号公報

特許文献１、２に記載されているように、ロータコアの剛性を高めるためにクランクピンを用いた場合には、クランクピンをカシメる際に、薄板形状の磁性鋼板のピン穴周囲に残留歪が残ってしまい、モータ運転時にロータコアに鉄損（交流磁束が鉄芯を通るときに、鉄芯内で起こる電力損失）が起きてしまう問題がある。

この問題は、クランクピンを用いたロータコアの短所として知られている。特に、電動モータの回転が高速になればなるほど、鉄損が起きる傾向が顕著となる。このため、高速用途のモータ構造には、クランクピンを用いたロータコアは適さないことになる。

また、特許文献１におけるカシメクランプ部は、略V字状の断面形状を有するものである。そして、特許文献１には、ロータコアの両端面を加圧してクランプする際に、略V字をなす方向に大きく変形してカシメることができる旨記載されている。しかし、特許文献２においては、カシメ部53との記載はあるが、カシメ部53がどのようにして構成されているのかに関しては、記載されていない。

ところで、図９に示した、特許文献１においてカシメクランプ部を表示している表示内容と、図１０に示した、特許文献２の図面において記載されているカシメクランプ部の表示内容とが類似した表示内容であることからも判断することができるが、特許文献２におけるカシメ部53も、磁性鋼板を積層して構成したロータコアの両端面を、カシメ加工部材で押圧して形成されているものと考えることができる。

因みに、従来から行われているカシメクランプとしては、磁性鋼板の相互の積層位置決めを主目的としたものとしてカシメクランプが施されている。このため、カシメクランプ相互の相対位置を極力小さく、例えば、上述したように略V字状の断面形状を有する形状に構成し、しかも、カシメクランプの個数を少なく抑えておくことが望ましかった。この結果、カシメクランプを永久磁石からロータコアの内周側に配置している例が多かった。

確かに、ロータコアの両端面を、カシメ加工部材で押圧してカシメクランプ部を形成すると、ロータコアの両端面近傍に対しては、カシメクランプ部を確実に構成することができ、ロータコアの両端面近傍における磁性鋼板に対する位置決めを図ることができる。しかし、薄板状の磁性鋼板を数百枚積層して構成したロータコアの軸方向の中央部領域に配された鋼板では、カシメ加工部材の押圧力によって生じる応力が小さくなり、カシメクランプ部ができ難くなってしまう。

ロータコアの軸方向の中央部領域に配された鋼板に対してもカシメクランプ部ができるようにするため、カシメ加工部材の押圧力を増大させると、ロータコアの端面近傍における磁性鋼板では、カシメ加工部材の押圧力によって磁性鋼板が破断してしまう。

そのため、カシメ加工部材の押圧力によって磁性鋼板が破断しない程度の押圧力でカシメ加工部材を作用させていると、ロータコアの中央部付近における磁性鋼板を固定しておく保持力は弱くなってしまうことになる。また、カシメ加工を高い押圧力で行ったときには、磁性鋼板が破断してしまったり、磁性鋼板に孔が形成されていたりしてしまう。

本発明は、電動モータを高効率で高速回転させることができ、しかも、クランクピンなどの残留応力の大きな剛性アップ構造を使用せずに、薄板状の磁性鋼板を均一かつ精度良く積層することができ、頑強に固定することができる電動モータのロータ構造を提供することを目的としている。そして、本発明のロータ構造を有する電動モータを高速用途に用いた場合でも、鉄損の増加による効率低下を防止することができ、ロータ自身の発熱によって永久磁石が減磁してしまうといった致命的な問題に発展することを防止できる。

本発明の課題は請求項１、２に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本発明は、複数の磁性鋼板を積層して構成したロータの外周部近傍に、複数の永久磁石を前記ロータの周方向に沿って配設した電動モータのロータ構造であって、
前記各磁性鋼板に、ロータシャフトを挿入する中央孔と、前記永久磁石を挿入する磁石収納孔と、積層して隣接する前記磁性鋼板間で嵌め合わせることにより、隣接する前記磁性鋼板間を連結固定する連結嵌合部と、が形成され、前記連結嵌合部が、前記磁性鋼板の一方の面側に予め成型した凹部と、前記凹部の成型時に他方の面側に突出した凸部と、を備え、
前記連結嵌合部が、前記ロータの径方向において少なくとも前記磁石収納孔と前記磁性鋼板の外周側との間における部位であって、前記磁石収納孔に挿入した前記永久磁石によって構成される全ての磁極内の部位に形成され、 前記各磁性鋼板を積層した両端部に、前記ロータシャフトを挿入する孔が形成された押え板がそれぞれ設けられ、前記両押え板間が、前記ロータシャフトを介して固定されてなることを最も主要な特徴となしている。

また、本発明の電動モータのロータ構造では、前記連結嵌合部が、前記永久磁石によって構成される磁極の中心となる部位に形成されてなることを主要な特徴となしている。
更に、本発明の電動モータのロータ構造では、前記両押え板間が、前記ロータシャフトを介したネジ螺合による締結で固定されてなることを主要な特徴となしている。

本発明では、ロータコアを構成する薄板状の磁性鋼板には、クランクピンを挿入する孔が形成されていない。即ち、クランクピンを用いない代わりに、隣接する磁性鋼板間を連結固定する連結嵌合部が設けられている。連結嵌合部としては、磁性鋼板の一方の面側に予め成型した凹部と、前記凹部の成型時に他方の面側に突出した凸部と、を備えた構成になっている。そして、上下に隣接する磁性鋼板の連結嵌合部の凹部と凸部とを嵌合させていくことで、上下に隣接する磁性鋼板間を連結固定することができる。

これによって、上下の磁性鋼板同士が、相互に位置決めされながら、相互に固定されていくことになる。全ての磁性鋼板が積層された後に、上下方向に加圧することで、積層して連結固定された複数枚の磁性鋼板をより強固に連結固定することができ、一体のロータコアが構成される。

尚、複数枚の磁性鋼板を積層した後に、ロータコアを上下方向から加圧して連結固定した段階では、各磁性鋼板に設けられた連結嵌合部における凹部と、隣り合う磁性鋼板の連結嵌合部における凸部とが、嵌合しあっているだけの状態である。このため、ロータコアを落下させるなどの強い衝撃を加えてしまうと、連結嵌合部における凹部と凸部との嵌合状態が外れて、積層された磁性鋼板は、ばらばらの状態になってしまう。

連結嵌合部における凹部と凸部とを嵌合させ、ロータコアを上下方向から加圧してロータコアを一体にした後に、磁石収納孔への永久磁石の挿入、ロータコアの両端面を一対の押え板での挟み込みと、ロータコアへのロータシャフトの挿入とを行う。そして、一対の押え板間に押圧力を付与した状態のまま、一対の押え板をロータシャフトに固定することで、電動モータのロータを構成することができる。

本発明では、このようにクランクピンを用いずに、電動モータのロータを上述したように構成することができる。しかも、一対の押え板によって、ロータコアを均一に加圧しておくことができるので、隣り合う磁性鋼板の連結嵌合部の凹部と凸部とがばらばらに外れてしまうのを防止できる。しかも、ロータコアの中央部における磁性鋼板に対しても、上下に配した磁性鋼板によって、確実に固定しておくことができる。

また、一対の押え板によって、ロータコアは均一に加圧されているので、ロータコアを構成する各磁性鋼板に局所的な応力等が発生してしまうのを防止できる。即ち、クランクピンを用いて複数枚の磁性鋼板を固定した場合には、磁性鋼板におけるクランクピンの挿入孔の周囲に局部的な残留応力が発生してしまうことになる。

一対の押え板間は、ロータシャフトを介したネジ螺合による締結で固定することも、一対の押え板をロータシャフトに圧入して固定することも、リテーナ等を介して一対の押え板をロータシャフトに固定することも、ロータシャフトに一対の押え板をそれぞれカシメることにより固定するなど、適宜の固定方法で固定することができる。そして、一対の押え板に作用させるロータコアの軸方向における押え付け力としては、例えば、ロータシャフトにネジ部を形成しておいた場合には、同ネジ部に螺合するナットの締め付けトルクを調整することで容易に管理することができる。

尚、連結嵌合部の構成としては、クランクピンを用いた場合と比べて、横断面積を小さく構成しておくことができる。このため、永久磁石の近くに連結嵌合部を配置した構成としても、モータ効率に影響を与えるほど大きな鉄損の原因にはなりにくい。

そして、連結嵌合部としての凹部と凸部としては、予め各磁性鋼板を成型して形成しておくことができるので、成型した凹部及び凸部の横断面積としては、小さな面積ですむ。このため、ロータコアの表面積中において永久磁石よりの外周面側にも配置することも容易になる。

従って、高速回転時に永久磁石が受ける遠心力を支える部位である、永久磁石よりの外周面側の部位における剛性を、上下の磁性鋼板における連結嵌合部を嵌合させることによって高めておくことができる。しかも、ロータコアを構成している複数枚の磁性鋼板は、全て隣接する磁性鋼板と、連結嵌合部を介して連結固定されているので、ロータコアにおけるどの磁性鋼板であっても、所望の剛性をそれぞれ持たせておくことができる。

ところで、永久磁石の収納孔における輪郭の最外周部位とロータコア外周面との間において最小寸法となる部位が、磁性鋼板の中で最狭小部位となっている。そして、最狭小部位には、遠心力の作用によって外方に移動しようとする永久磁石からの応力が、大きな応力となって現れやすい。そのため、最狭小部位は、永久磁石の遠心力によって破損しやすい部位となっている。

上述したように本発明では、ロータの径方向において少なくとも前記磁石収納孔と前記磁性鋼板の外周側との間における部位であって、前記磁石収納孔に挿入した永久磁石によって構成される全ての磁極内における部位に、連結嵌合部を構成しておくことができる。このように、永久磁石とロータコア外周面で囲われる領域に、連結嵌合部を配置する構成としておくことができるので、磁性鋼板において剛性が弱くなる部位に対しての剛性を、連結嵌合部によって補強することができる。

また、このような部位に連結嵌合部を構成しておくことで、永久磁石によって構成される全ての磁極内での磁力が、磁極によって変動してしまうのを防止することができ、電動モータを安定した状態で回転駆動させることができる。更に、連結嵌合部の設置個数を増やすことができるので、積層される上下隣り合う磁性鋼板同士が、全面で固着しあう効果も向上する。

このように本発明では、連結嵌合部を設けることにより磁性鋼板が相互に保持し合い、剛性が高まる結果、永久磁石をよりロータコアの外周面側に配置することが可能となる。また、本発明では、永久磁石からロータコアの外周側における部位のみならず、永久磁石からロータコアの内周側における部位にも連結嵌合部を設けておくことができる。

そして、永久磁石からロータコアの内周側に設けた連結嵌合部の機能としては、主として磁性鋼板同士の位置決めを行う機能として働かせ、永久磁石からロータコアの外周側に設けた連結嵌合部の機能としては、主として永久磁石の遠心力を支えるため、ロータコアの剛性を高める機能として働かせるというように、それぞれの部位に配した連結嵌合部の機能を分担させることができる。

本発明の電動モータのロータ構造では、連結嵌合部を、永久磁石によって構成される磁極の中心となる部位に形成しておくことができる。このように構成しておくことにより、磁極を構成している永久磁石の遠心力によって、剛性が弱くなるロータコアの部位における剛性をより強固に補強することができる。しかも、剛性が弱くなるロータコアの部位における剛性を補強するのに、連結嵌合部の配設個数を少なく抑えることができる。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本発明の電動モータのロータ構造としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。

図１は、本発明の実施形態に係わる電動モータのロータ構造を示した縦断面図を示しており、図２には、図１のＡ−Ａ断面図を示している。図３には、図２のＢ−Ｂ断面図を示している。また、図４は、薄板状の磁性鋼板の一部を破断して示した斜視図であり、図５には、押え板の斜視図を示している。図１に示すように、ロータ1は、薄板状の磁性鋼板3を複数枚積層したロータコア2と、ロータコア2の両端面を挟持する一対の押え板6a、6bと、ロータシャフト5とを備えた構成になっている。一対の押え板6a、6bは、図５で示すように、中央にロータシャフト5を挿入する中央孔8が形成されている。

ロータコア2内には、図２で示すように永久磁石4がロータコア2の周方向に複数配設されている。図２で示す構成例では、V字状を形成する一対の永久磁石４によって磁極A〜Fが構成されている。図２では６極のロータコア2が構成されている。図４にも示すように、磁性鋼板3には、ロータシャフト5を挿入する中央孔15と、永久磁石4を挿入する磁石収納孔16と、積層した上下の磁性鋼板3間を連結固定する連結嵌合部10とが形成されている。連結嵌合部10に関しては、後述する。

図１に戻って説明を続ける。複数枚の磁性鋼板3を積層して連結固定されたロータコア2の両端面には、一対の押え板6a、6bが配設されている。一対の押え板6a、6bは、ロータシャフト5の一端部側に設けたフランジ部5aと、ロータシャフト5の他端部側に形成したネジ溝に螺合したナット7との間で押圧固定されている。一対の押え板6a、6bを押圧する押圧力は、ナット7の締め付けトルクを調整することで容易に管理することができる。

ナット7の締め付けトルクを調整することにより、連結嵌合部10によって連結固定された磁性鋼板3の積層状態が、バラバラに分解しないように固定しておくことができる。しかも、一対の押え板6a、6bを介して、ロータコア2の両端部から押圧力を加えている構成になっているので、ロータコア２を均一に加圧しておくことができる。また、ロータコア2を構成する各磁性鋼板3に対して局所的な応力等が発生しないようにしておくことができる。

即ち、特許文献１、２で示したように、クランクピンを用いて複数枚の磁性鋼板を固定した場合には、磁性鋼板におけるクランクピンの挿入孔の周囲に局部的な応力が発生してしまうことになる。しかし、本発明では、連結嵌合部10を予め各磁性鋼板3に対して成型しておくことができ、ロータコア2を構成するときに隣接する磁性鋼板3の連結嵌合部10同士を嵌合させている構成となっている。このため、連結嵌合部10を形成する成型時等において、各磁性鋼板3に対して局所的な残留応力等が生じていないように構成しておくことが可能となる。

尚、一対の押え板6a、6bを固定するのに、ネジ螺合による固定方法を説明したが、本願発明はネジ螺合による固定方法に限定されるものではなく、例えば、一対の押え板6a、6bをロータシャフト5に圧入して固定する方法や一対の押え板6a、6bをロータシャフト5に対してカシメる固定方法等のように適宜の固定方法を用いることができる。

次に、図２、図３を用いて、連結嵌合部10の構成について説明を行う。図２に示すように、永久磁石4は、積層された磁性鋼板3の磁石収納孔16内に挿入されて、ロータコア2の円周面に沿って、周期的なパターンで配置されている。図２に示した例では、V字状を構成する一対の永久磁石4、4が６組配列されており、6組の永久磁石4、4によって、6極の磁極A〜Fが構成されている。

永久磁石4よりも更に径方向における外周側の部位には、各磁極A〜Fにつき、１個ずつ連結嵌合部10aが設けられている。更に、永久磁石４よりもロータコア2の内周側の部位にも、隣り合うV字状のパターンとパターンとの間の部位にも、それぞれの部位につき、１つずつの連結嵌合部10bが設けられている。連結嵌合部10aとしては、各磁極A〜Fの中央部に配設した例を示しているが、各磁極A〜F内に複数個の連結嵌合部10aを、各磁極A〜F内で対照的な配列となるように配設しておくこともできる。

図２のＢ−Ｂ断面図を示している図３や磁性鋼板の一部を破断した斜視図を示している図４で示すように、個々の連結嵌合部10（10a，10b）は、凹凸断面を有している。即ち、一枚一枚の磁性鋼板3には、成型手段によって磁性鋼板3の厚み以下の丸い突起が形成されており、この丸い突起状に押し出された凹部11と凸部12とによって、連結嵌合部10が構成されている。そして、凸部12を、隣接する磁性鋼板3の凹部11に嵌合させていくことで、積層される上下の磁性鋼板3同士を軽く嵌合させることができる。しかも、積層された磁性鋼板3同士の位置決めと連結固定とを行うことができる。

尚、凹部11と凸部12との断面形状は、上述したような円形に限定されるものではなく、断面形状が楕円形等の形状となるようにしておくこともできる。凹部11と凸部12との断面形状としては、ロータコア2における鉄損、連結嵌合部10を形成する部位等との関係で、適宜選択することができる。

このように本発明では積層した磁性鋼板を固定するために、従来のもののようにクランクピンを使用せず、連結嵌合部10によって、複数枚の磁性鋼板3を連結固定している。そして、上下の磁性鋼板3同士における相互の位置決め、及び連結固定を、連結嵌合部10によって行わせている。

ところで、積層した磁性鋼板を順次連結嵌合部10で連結固定している段階では、全ての磁性鋼板3を積層したといっても、磁性鋼板3間が仮止めされている段階でしかない。そこで、仮止めしたロータコア2の両端面間を加圧することで、仮止め状態となっている磁性鋼板3の各層間をしっかりと、しかも強固に連結固定することができる。このようにして、一体のロータコア2を構成することができる。

しかし、磁性鋼板3の各層間がしっかりと、しかも強固に連結固定されたからといっても、ロータコア2としては、各磁性鋼板3に設けられた凹部11と隣り合って重なった磁性鋼板3の凸部12とが嵌合し合っているだけである。そのため、ロータコア2を落下させてしまうなどロータコア2に対して強い衝撃を加えてしまうと、連結嵌合部10による嵌合が外れて、積層された磁性鋼板3がばらばらの状態となってしまう。

そこで本発明では、このロータコア2の両端面を、一対の押え板6a、6bによって挟み込み、一対の押え板6a、6bをロータシャフト5に設けたフランジ部5aと、ロータシャフト5に形成したネジ溝に螺合したナット7との間で押圧固定している。この構成によって、一対の押え板6a、6bでロータコア2の両端面を均一に加圧しておくことができ、磁性鋼板3がばらばらの状態になってしまうのを防止できる。しかも、ロータコア2を構成する各磁性鋼板3に対して、局所的な応力等の発生が生じないように構成しておくことができる。

また、連結嵌合部10の凹部11と凸部12の横断面積としては、従来からロータを構成するのに用いられていたクランクピンにおける横断面積の大きさに比べて、小さく構成しておくことができるので、永久磁石4の近くに配置したとしても、モータ効率に影響を与えるほど大きな鉄損の原因にはなりにくい。

更に、連結嵌合部10における凹部11と凸部12とを形成する横断面積を小さく構成しておくことができるので、ロータコア2の表面積中において、永久磁石4の配設部位よりもロータコア2の外周側における部位に、連結嵌合部10aを配置することが容易になる。これにより、連結嵌合部10aを永久磁石4とロータコア2の外周側との間に配設することができる。

そして、電動モータの高速回転時に、永久磁石4が受ける遠心力を支える剛性構造を、連結嵌合部10aに持たせておくことができる。つまり、図４で示すように、永久磁石4の磁石収納孔16における孔の輪郭における最外周部位とロータコア2の外周面との間において最小寸法dとなる部位が、磁性鋼板3中において最も狭小部となっており、この最も狭小部となっている部位に、大きな応力が作用することになる。そして、上述した最も狭小部となっている部位が、永久磁石4の遠心力によって、破損しやすい部位となっている。

しかし、上述したように、永久磁石4とロータコア2の外周側との間に連結嵌合部10aを配置することができるので、上述した最も狭小部となっている部位における剛性を高めておくことができる。更に、連結嵌合部10を永久磁石４からロータコア2の外周側と内周側との部位に配することができるので、連結嵌合部10の配設個数を増やすことができ、積層される上下隣り合う磁性鋼板3同士が全面で固着し合うことになり、積層した磁性鋼板3同士の連結固定をより強固なものにすることができる。

確かに、連結嵌合部10の設置個数を増やすことにより、連結嵌合部10相互間における加工精度が更に厳しく要求されることになる。しかし、連結嵌合部10の加工工程を、磁石収納孔16や中央孔15の打ち抜き工程とは、別の押し出し成型工程としておくことにより実用上の問題はなくなる。
尚、連結嵌合部10の凹部11を押し出し成型するときの押し出し量としては、磁性鋼板3の厚み以下という非常に繊細なものである。

図６は、本願発明に係わる第２実施例であり、図１のＡ−Ａ断面図として別の配置構成を有した磁性鋼板を示している。実施例１における図２で示した磁性鋼板3では、6極のロータ構成を示していたが、図６では、4極のロータを構成した例を示している。そのため、磁石収納孔24の配置構成、連結嵌合10の配置位置が、実施例１の場合と異なっている。他の構成は、実施例１と同様の構成となっている。そのため、同じ部材に関しては実施例１において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略する。

実施例２における構成例は、電動モータに要求される諸元による違いに基づいて、設計上において永久磁石20の配置を変化させたものである。図６に示す構成例では、実施例１のように各磁極A〜Dを構成する永久磁石として、分割した永久磁石を用いずに、それぞれ一つの永久磁石20で構成している。このため、電動モータのロータ1側における極数を少なくする場合などに適用でき、永久磁石20の個数を少なくすることができるので、より安価なロータ1とすることができる。

連結嵌合部10としては、各永久磁石20からロータコア2の外周側に連結嵌合部10aを配設するとともに、各永久磁石20からロータコア2の内周側に連結嵌合部10bを配設することができる。各永久磁石20からロータコア2の内周側に配設した連結嵌合部10bとしては、１個配設した部位と２個配設した部位とを示しているが、各永久磁石20からロータコア2の内周側には、それぞれ同じ個数の連結嵌合部10bを配設しておくこともできる。

図７は、本願発明に係わる第３実施例であり、図１のＡ−Ａ断面図として更に別の配置構成を有した磁性鋼板を示している。実施例１における図２で示した磁性鋼板3では、一対の永久磁石4を用いて6極のロータ構成を示していたが、図８では、弓なりに反らせた永久磁石21を６個用いて６極のロータを構成している。そのため、磁石収納孔25の配置構成、連結嵌合10の配置位置が、実施例１の場合と異なっている。他の構成は、実施例１と同様の構成となっている。そのため、同じ部材に関しては実施例１において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略する。

実施例３における構成例は、電動モータに要求される諸元による違いに基づいて、設計上において永久磁石21の配置を変化させたものである。図７に示す構成例では、モータ動作中の磁界方向に合わせて、永久磁石21を弓なりに反らせた構成になっている。そして、弓なりに反らせた永久磁石21を用いることに合わせて、磁石収納孔25の形状も弓なりに反った孔形状に構成してある。

連結嵌合10の配置位置としては、永久磁石21からロータコア2の外周側に配した連結嵌合10aを、弓なりに反らせた永久磁石21によって構成される各磁極A〜Fの略中央部位に配されるように配設している。また、永久磁石21からロータコア2の内周側に配した連結嵌合10bを、隣接する永久磁石21間の部位に配設している。

この配置構成により、連結嵌合10a、10bによってロータコア2を構成する各磁性鋼板3の連結固定を強固に構成することができ、しかも、各磁極A〜Fの部位における剛性を高めておくことができる。

図８は、本願発明に係わる第４実施例であり、図１のＡ−Ａ断面図として他の配置構成を有した磁性鋼板を示している。実施例１における図２で示した磁性鋼板3では、一対の永久磁石4を用いて6極のロータ構成を示していたが、図８では、直線状の永久磁石22を６個用いて６極のロータを構成している。そのため、磁石収納孔26の配置構成、連結嵌合10の配置位置が、実施例1の場合と異なっている。また、空隙14によって、隣接する磁極A〜F間で磁束が短絡するのを防止する空隙部界が、構成されている。他の構成は、実施例１と同様の構成となっている。そのため、同じ部材に関しては実施例１において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略する。

実施例４における構成例は、電動モータに要求される諸元による違いに基づいて、設計上において永久磁石22の配置を変化させたものである。図８に示す構成例では、磁石収納孔26の両端をそれぞれ外周側に向けて延長し、そこに空隙14を構成している。空隙１４によって、隣り合うパターン間の磁界を絶縁することができる空隙部界が構成されている。

連結嵌合10の配置位置としては、永久磁石22からロータコア2の外周側に配した連結嵌合10aを、永久磁石22によって構成される各磁極A〜Fの略中央部位に配されるように配設している。また、永久磁石22からロータコア2の内周側に配した連結嵌合10bを、隣接する永久磁石22間の部位に配設している。

この配置構成により、連結嵌合10a、10bによってロータコア2を構成する各磁性鋼板3の連結固定を強固に構成することができ、しかも、各磁極A〜Fの部位における剛性を高めておくことができる。

尚、実施例１〜実施例４において、磁極の構成例を示しているが、本発明は上述した磁極の構成例に限定して使用されるものではなく、他の磁極の構成例においても本発明を好適に適用することができるものである。

本発明は、本発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本発明の技術思想を適用することができる。

ロータの縦断面図である。（実施例） 図１のA−A断面図である。（実施例１） 図２のB−B断面図である。（実施例） 磁性鋼板の一部を破断して示した斜視図である。（実施例１） 押え板の斜視図である。（実施例） 図１のA−A断面図における別の構成例である。（実施例２） 図１のA−A断面図における更に別の構成例である。（実施例３） 図１のA−A断面図における他の構成例である。（実施例４） ロータの横断面図である。（従来例１） ロータの横断面図である。（従来例２）

符号の説明

２・・・ロータコア、３・・・磁性鋼板、４・・・永久磁石、５・・・ロータシャフト、６ａ、６ｂ・・・押え板、１０，１０ａ、１０ｂ・・・連結嵌合部、１１・・・凹部、１２・・・凸部、２０，２１，２２・・・永久磁石、４０・・・磁性鋼板、４１・・・永久磁石、４３・・・カシメクランプ、４４・・・クランクピン、５０・・・回転子鉄板、５１・・・永久磁石、５３・・・カシメ部、５４・・・リペット、５６〜５９・・・磁極、Ａ〜Ｆ・・・磁極

Claims (3)

1. 複数の磁性鋼板を積層して構成したロータの外周部近傍に、複数の永久磁石を前記ロータの周方向に沿って配設した電動モータのロータ構造であって、
   前記各磁性鋼板に、ロータシャフトを挿入する中央孔と、前記永久磁石を挿入する磁石収納孔と、積層して隣接する前記磁性鋼板間で嵌め合わせることにより、隣接する前記磁性鋼板間を連結固定する連結嵌合部と、が形成され、
   前記連結嵌合部が、前記磁性鋼板の一方の面側に予め成型した凹部と、前記凹部の成型時に他方の面側に突出した凸部と、を備え、
   前記連結嵌合部が、前記ロータの径方向において少なくとも前記磁石収納孔と前記磁性鋼板の外周側との間における部位であって、前記磁石収納孔に挿入した前記永久磁石によって構成される全ての磁極内の部位に形成され、
   前記各磁性鋼板を積層した両端部に、前記ロータシャフトを挿入する孔が形成された押え板がそれぞれ設けられ、
   前記両押え板間が、前記ロータシャフトを介して固定されてなることを特徴とする電動モータのロータ構造。
2. 前記連結嵌合部が、前記永久磁石によって構成される磁極の中心となる部位に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の電動モータのロータ構造。
3. 前記両押え板間が、前記ロータシャフトを介したネジ螺合による締結で固定されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の電動モータのロータ構造。

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