JP2009240109A - Electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、珪素鋼薄板積層体からなるロータ鉄心と、このロータ鉄心に形成された複数の磁石挿入孔と、これら磁石挿入孔に夫々装着された複数の永久磁石とを備えた電動モータに関し、特にロータ鉄心の一端に永久磁石が受け止め可能に各磁石挿入孔を塞ぐ封鎖部を備えたものに関する。 The present invention relates to an electric motor including a rotor core made of a thin laminate of silicon steel, a plurality of magnet insertion holes formed in the rotor core, and a plurality of permanent magnets respectively mounted in the magnet insertion holes. In particular, the present invention relates to a rotor iron core provided with a sealing portion that closes each magnet insertion hole so that a permanent magnet can be received at one end of the rotor core.
従来、回転子と固定子とを有する種々の電動モータが実用に供されている。回転子は、ロータ軸と、複数の珪素鋼薄板を積層した珪素鋼薄板積層体からなり且つ前記ロータ軸に外嵌固定されるロータ鉄心と、このロータ鉄心に装着された複数の永久磁石とを有し、固定子は、固定子巻線と固定子鉄心とを有し、回転子の外側に配置されている。 Conventionally, various electric motors having a rotor and a stator have been put to practical use. The rotor includes a rotor shaft, a rotor iron core that is formed of a silicon steel thin plate laminate in which a plurality of silicon steel thin plates are laminated, and is fitted and fixed to the rotor shaft, and a plurality of permanent magnets attached to the rotor iron core. The stator has a stator winding and a stator iron core, and is disposed outside the rotor.
上記複数の永久磁石は、回転子の外周部に接着剤等で装着されていたが、この場合、モータ回転時の遠心力により永久磁石がロータ鉄心から剥離する虞があり信頼性に問題があった。図9に示す回転子では、ロータ鉄心30にロータ軸31の軸心と平行な複数の磁石挿入孔32が形成され、この磁石挿入孔32に複数の永久磁石34が夫々装着され、複数の永久磁石34は接着剤でロータ鉄心30に接着されている。
The plurality of permanent magnets were attached to the outer periphery of the rotor with an adhesive or the like. In this case, however, there is a possibility that the permanent magnets may be peeled off from the rotor iron core due to centrifugal force during motor rotation. It was. In the rotor shown in FIG. 9, a plurality of
図10に示す回転子では、ロータ鉄心40にロータ軸41の軸心と平行な複数の磁石挿入孔42が形成され、この磁石挿入孔42に複数の永久磁石44が夫々装着されている。ロータ鉄心40の両端部に金属薄板45a,45bが設けられ、複数の永久磁石44の軸方向位置が規制されている。
図11に示す回転子では、ロータ鉄心50にロータ軸51の軸心と平行な複数の磁石挿入孔52が形成され、この磁石挿入孔52に複数の永久磁石54が夫々装着されている。ロータ鉄心50の一方の端部にだけ金属薄板55が設けられ、永久磁石54の軸方向位置が規制され、永久磁石54は接着剤で挿入孔52に接着されている。
In the rotor shown in FIG. 10, a plurality of
In the rotor shown in FIG. 11, a plurality of
他方、特許文献1の永久磁石式回転子のロータ鉄心30は、複数の磁石挿入孔32を有する第1積層群30Aと、複数の磁石挿入孔32を有する第2積層群30Bから構成されている。第1積層群30Aを第2積層群30Bに対して周方向に数mmずらすことで、磁石挿入孔32に装着された永久磁石60を第1積層群の磁石挿入孔32Aの内壁と第2積層群の磁石挿入孔32Bの内壁によって挟持する。永久磁石60の外周側側面63を磁石挿入孔32A,32Bの外周側内壁35に密接させて固定されている。
しかし、図9の回転子では、永久磁石34が磁石挿入孔32内において軸方向に移動する虞がある。図10の回転子では、ロータ鉄心40とは別に金属薄板45a,45bが必要となるので、製作費が高価になるうえ、磁石挿入孔42の内面と永久磁石44との間に微小隙間が生じ、モータの加減速時に異音が発生するという問題がある。
However, in the rotor of FIG. 9, the
図11の回転子も図10の回転子と同様に、ロータ鉄心50とは別の金属薄板55が必要となり製作費が高価になるうえ、磁石挿入時に永久磁石55の先端部と金属薄板55との間に溜まった接着剤の逃げ場がなくなるので永久磁石55を正確に位置決めできないという問題がある。
As in the rotor of FIG. 10, the rotor of FIG. 11 requires a metal
上記特許文献1の回転子では、永久磁石を第1,第2積層群の磁石挿入孔32に空隙があるため、長期の使用の間に永久磁石が磁石挿入孔内で回転子の軸心に対して傾斜状にぐらつく可能性がある。しかも、上記の空隙により磁路が小さくなって磁気抵抗が大きくなる。第1積層群と第2積層群とを結合する手段がないので、第1,第2積層群を接着等により固定する必要があり、手間がかかる。
In the rotor of Patent Document 1, since the permanent magnets have gaps in the
上記特許文献1のロータ鉄心をロータ軸に外嵌固定するために、図2(特許文献1の図2)に示すように、係止部、1対の端面板、カラー等を採用する場合には、本願の図10に示す回転子と同様に製作費が高価になる。特許文献1の図9に示すように、磁石挿入孔の両端を3枚程の珪素鋼薄板で閉塞することで端面板を省略できる。しかし、永久磁石をロータ鉄心の磁石挿入孔に配置してからロータ鉄心をロータ軸に固定する際に、ロータ鉄心を約400〜500℃にも加熱して焼き嵌めを行うと永久磁石の特性が劣化するため、焼き嵌め以外の手段によりロータ鉄心をロータ軸に固定しなければならなくなる。 In order to externally fix and fix the rotor iron core of Patent Document 1 to the rotor shaft, as shown in FIG. Is expensive to manufacture, like the rotor shown in FIG. As shown in FIG. 9 of Patent Document 1, the end plate can be omitted by closing both ends of the magnet insertion hole with about three silicon steel thin plates. However, when the rotor core is fixed to the rotor shaft after the permanent magnet is placed in the magnet insertion hole of the rotor core, if the rotor core is heated to about 400 to 500 ° C. and shrink-fitted, the characteristics of the permanent magnet will be increased. Since it deteriorates, it becomes necessary to fix the rotor core to the rotor shaft by means other than shrink fitting.
本発明の目的は、複数の永久磁石を容易且つ確実に軸方向に位置決め可能であって部品点数を抑制できる簡単な構造のロータ鉄心を備えた電動モータを提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric motor including a rotor core having a simple structure capable of easily and reliably positioning a plurality of permanent magnets in the axial direction and suppressing the number of parts.
請求項1の電動モータは、ロータ軸と、複数の珪素鋼薄板を積層した珪素鋼薄板積層体からなり且つ前記ロータ軸に外嵌固定されるロータ鉄心と、このロータ鉄心に前記ロータ軸の軸心と平行に形成された複数の磁石挿入孔と、これら複数の磁石挿入孔に夫々装着された複数の永久磁石とを有する電動モータにおいて、前記ロータ鉄心の一端の珪素鋼薄板は、前記永久磁石を受け止め可能に各磁石挿入孔を塞ぐ封鎖部を備えたことを特徴としている。 The electric motor according to claim 1 comprises a rotor shaft, a rotor iron core comprising a silicon steel thin plate laminate in which a plurality of silicon steel thin plates are laminated, and being fitted and fixed to the rotor shaft, and a shaft of the rotor shaft on the rotor iron core. In the electric motor having a plurality of magnet insertion holes formed in parallel with the core and a plurality of permanent magnets respectively attached to the plurality of magnet insertion holes, the silicon steel thin plate at one end of the rotor core is the permanent magnet It is characterized by having a blocking portion that closes each magnet insertion hole so that it can be received.
前記ロータ鉄心に形成された複数の磁石挿入孔と、これら複数の磁石挿入孔に夫々装着された複数の永久磁石とを有する電動モータにおいて、前記複数の永久磁石を各磁石挿入孔に挿入する際に、各永久磁石の先端部が各封鎖部に受け止められることで軸方向に位置決めされる。 In an electric motor having a plurality of magnet insertion holes formed in the rotor iron core and a plurality of permanent magnets respectively attached to the plurality of magnet insertion holes, when inserting the plurality of permanent magnets into each magnet insertion hole In addition, the end portions of the permanent magnets are received by the blocking portions, and are positioned in the axial direction.
請求項2の電動モータは、請求項1の発明において、前記磁石挿入孔に装着された前記永久磁石が接着剤により前記ロータ鉄心に接着されたことを特徴としている。
The electric motor according to
請求項3の電動モータは、請求項2の発明において、前記各封鎖部に前記磁石挿入孔に連通する小孔が形成され、前記磁石挿入孔に前記永久磁石を挿入する際に前記小孔から接着剤の一部をリークさせることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the electric motor according to the second aspect, wherein a small hole communicating with the magnet insertion hole is formed in each of the blocking portions, and the permanent magnet is inserted from the small hole when the permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole. It is characterized by leaking a part of the adhesive.
請求項1の発明によれば、ロータ軸と、このロータ軸に外嵌固定されるロータ鉄心と、このロータ鉄心に形成された複数の磁石挿入孔と、これら複数の磁石挿入孔に夫々装着された複数の永久磁石とを有する電動モータにおいて、前記ロータ鉄心の一端の珪素鋼薄板は、前記永久磁石を受け止め可能に各磁石挿入孔を塞ぐ封鎖部を備えたので、各永久磁石を磁石挿入孔に挿入し、各永久磁石の先端部を各封鎖部に当接するだけで確実に軸方向に位置決めすることができる。ロータ鉄心の一端の珪素鋼薄板に各磁石挿入孔を塞ぐ封鎖部を設けたので、位置決めする為の別部品を必要とせずに構成部品の点数を削減することができ、コストを抑制することが出来る。 According to the first aspect of the present invention, the rotor shaft, the rotor core fitted and fixed to the rotor shaft, the plurality of magnet insertion holes formed in the rotor core, and the plurality of magnet insertion holes are respectively mounted. Further, in the electric motor having a plurality of permanent magnets, the silicon steel thin plate at one end of the rotor iron core has a blocking portion that closes each magnet insertion hole so that the permanent magnet can be received. It can be surely positioned in the axial direction by simply inserting the tip of each permanent magnet into contact with each blocking portion. Since the silicon steel thin plate at one end of the rotor core is provided with a blocking portion that closes each magnet insertion hole, the number of components can be reduced without requiring separate parts for positioning, and the cost can be reduced. I can do it.
請求項2の発明によれば、前記磁石挿入孔に装着された前記永久磁石が接着剤により前記ロータ鉄心に接着するため、各永久磁石を挿入孔に夫々固着して、加減速時の異音の発生を防止することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、前記各封鎖部に前記磁石挿入孔に連通する小孔が形成され、前記磁石挿入孔に前記永久磁石を挿入する際に前記小孔から接着剤の一部をリークさせるので、各永久磁石を磁石挿入孔に夫々挿入した際に、接着剤が溜まらず小孔から外部に排出されるため、各永久磁石を封鎖部に当接させた状態にして固定することができる。
According to the invention of
以下、本発明に係る電動モータを実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out an electric motor according to the present invention will be described based on examples.
図1〜図7に示すように、電動モータ1は、回転子2と、固定子20と、ケース30等で構成されている。回転子2は、ロータ軸3と、ロータ鉄心5と、複数の磁石挿入孔7と、複数の永久磁石8とを備えている。固定子20は、複数の極形成部21aを有する固定子鉄心21と、複数の固定子巻線22と、合成樹脂製の絶縁カバー23,24を備えている。尚、ケース30内においてロータ軸3に冷却用のファン25が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 7, the electric motor 1 includes a
この電動モータ1は、駆動回路から固定子巻線22に交流電流が通電されると、固定子鉄心21に回転磁界が発生する。この回転磁界により回転子2を回転させる回転トルクが発生し、回転子2が交流電流と同じ周期で回転駆動される。尚、図1の左方を左方とし、右方を右方として説明する。
In the electric motor 1, a rotating magnetic field is generated in the
図1,図2に示すように、ロータ軸3は、その中心部にロータ軸3の両端部よりやや大径であってロータ鉄心5の貫通孔6とほぼ同径の鉄心装着部3aを有する。このロータ軸3にロータ鉄心5を装着する際は、ロータ鉄心5を高温(例えば約400〜500℃)に加熱し、ロータ鉄心5を熱膨張させた状態で、貫通孔6に鉄心装着部3aを挿入し、その後ロータ鉄心5を常温に戻して固定する焼き嵌めが行われる。このため、他の構成部品を必要とせずにロータ鉄心5をロータ軸3に装着することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、ロータ鉄心5について説明する。
図1〜図5に示すように、ロータ鉄心5は、複数の珪素鋼薄板5a,5b,5cとを積層した珪素鋼薄板積層体から形成され、ロータ軸3に外嵌固定されている。このロータ鉄心5の中心部には、ロータ軸3の鉄心装着部3aが挿入される貫通孔6が設けられている。ロータ鉄心5の外周部には、部分円筒状の4つの極形成部9aと、極形成部9a同士の間の4つの溝部9bとが周方向等間隔おきに形成されている。4つの極形成部9aには、ロータ軸3の軸心と平行な4つの磁石挿入孔7が正方形の4辺に対応する位置に周方向等間隔おきに形成されている。
Next, the
As shown in FIGS. 1 to 5, the
磁石挿入孔7の断面形状は偏平な長方形状であり、磁石挿入孔7は、永久磁石8を挿入可能に形成されている。即ち、磁石挿入孔7の幅は永久磁石8の幅よりも僅かに大きく形成され、磁石挿入孔7の径方向幅は永久磁石8の径方向厚さよりも僅かに大きく形成されている。これら磁石挿入孔7の右端は、後述するように、ロータ鉄心5の右端の珪素鋼板5bの封鎖部10により塞がれている。各極形成部9aにおいて、磁石挿入孔7の長手方向の連結壁部9cは狭幅に形成されている。
The cross-sectional shape of the
永久磁石8は、直方体状のフェライト磁石やネオジム磁石などで形成される永久磁石8である。4つの永久磁石8は4つの磁石挿入孔7に夫々挿入され、先端部8aが珪素鋼薄板5bの封鎖部10に当接されることで軸方向に位置決めされる(図7参照)。永久磁石8は、接着剤により磁石挿入孔7の内面に接着される。
The
次に、ロータ鉄心5を形成する珪素鋼薄板積層体について説明する。
図3〜図7に示すように、珪素鋼薄板積層体は、左端の珪素鋼薄板5aと、右端の珪素鋼薄板5bと、左右端の珪素鋼薄板5a,5bの間に設けられた複数の珪素鋼薄板5cから形成されている。
Next, a silicon steel sheet laminate that forms the
As shown in FIGS. 3 to 7, the silicon steel sheet laminate includes a plurality of
図3,図4に示すように、珪素鋼薄板5aには、1つの貫通孔6と、4つの磁石挿入孔7と、右側に隣接する珪素鋼薄板5cの小さな円形の係合凸部11が嵌合される係合孔13とが設けられている(図5参照)。溝部9bの内周側の部位に位置する4つの係合孔13と、極形成部9aのうちの磁石挿入孔7の外周側の部位に位置する4つの係合孔13とが形成されている。ロータ鉄心5の珪素鋼薄板5a,5c,5bをプレス加工して積層する際に、これら係合孔13に隣接する珪素鋼薄板5cの8つの係合凸部11が夫々嵌合され、珪素鋼薄板5aと隣接する珪素鋼薄板5cとが一体化される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the silicon steel
図5に示すように、複数の珪素鋼薄板5cは全て同じ構造に形成されている。珪素鋼薄板5cには、貫通孔6と、4つの磁石挿入孔7と、8つの円形の係合凸部11と、右側に隣接する珪素鋼薄板5cの8つの係合凸部11を夫々係合させる為の8つの係合凹部11aが形成されている。尚、係合凹部11aは係合凸部11を形成する際に係合凸部11の反対面にほぼ同径に形成される。
As shown in FIG. 5, the plurality of silicon steel
図6に示すように、珪素鋼薄板5bは、貫通孔6と、8つの円形の係合凸部11と、4つの磁石挿入孔7の右端を夫々塞ぐ4つの封鎖部10と、4つの封鎖部10の中央部に形成された4つの小孔10aを備えている。珪素鋼薄板5a,5b,5cは、順送プレスにより順送りしながら複数の打ち抜き加工工程を経て製作される。そして、4つの封鎖部10は、磁石挿入孔7を形成する打ち抜き加工工程を省略することで形成される。
As shown in FIG. 6, the silicon steel
図8に示すように、封鎖部10は磁石挿入孔7に挿入された永久磁石8の右端を受け止め可能に磁石挿入孔7の右端を塞ぐものである。前記小孔10aは、磁石挿入孔7に永久磁石8を挿入する際に余分な接着剤の一部をリークさせる為のものである。
As shown in FIG. 8, the blocking
次に、電動モータの回転子2の作用、効果について説明する。
この電動モータ1のロータ鉄心5を組み立てる際に、複数の珪素鋼薄板5a,5b,5cをプレス加工して積層する場合、珪素鋼薄板5aの8つの係合孔13に珪素鋼薄板5cの8つの係合凸部11を嵌合させることにより珪素鋼薄板5a,5cが一体的に結合される。また、珪素鋼薄板5cの8つの係合凹部11aに隣接する珪素鋼薄板5cの8つの係合凸部11を嵌合させることにより珪素鋼薄板5c同士が一体的に結合される。また、珪素鋼薄板5cの8つの係合凹部11aに隣接する珪素鋼薄板5bの8つの係合凸部11を嵌合させることにより珪素鋼薄板5c,5bが一体的に結合される。
Next, the operation and effect of the
When assembling the
次に、ロータ軸3の鉄心装着部3aにロータ鉄心5を焼き嵌めして固定する。
次に、ロータ鉄心5の4つの磁石挿入孔7に接着剤を注入し、各磁石挿入孔7に永久磁石8を挿入する。各永久磁石8の先端部8aを封鎖部10に当接させて、各永久磁石8を軸方向に精度よく位置決めする。このとき、封鎖部10の小孔10aから接着剤の一部がリークするので、余分な接着剤が磁石挿入孔7内に溜まらず外部に排出され、各永久磁石8が封鎖部10から離隔するのを確実に防止することができる。
Next, the
Next, an adhesive is injected into the four magnet insertion holes 7 of the
ロータ鉄心5の一端(右端)の珪素鋼薄板5bに各磁石挿入孔7の右端を塞ぐ封鎖部10を設けた。永久磁石8を磁石挿入孔7に挿入し、永久磁石8の先端部8aを封鎖部10に当接させるだけで確実に位置決めすることができる。永久磁石8を位置決めする為に珪素鋼薄板5b以外の別部品を必要とせず、部品点数が増すことがなく、製作費を低減することができる。
The silicon steel
磁石挿入孔7に装着された永久磁石8が接着剤によりロータ鉄心5に接着されるので、永久磁石8を磁石挿入孔7に夫々固着することができ、加減速時のカタカタという異音の発生を防止することができる。珪素鋼薄板5a,5b,5cは、複数の係合孔13、複数の係合凸部11、複数の係合凹部11aを介して強固に結合することができるため、安価に結合することができる。
Since the
珪素鋼薄板5a,5b,5cにおいて、磁石挿入孔7の外周側にも、係合孔13、係合凸部11、係合凹部11aを設けて結合するように構成したため、狭幅部9cの幅を小さくして極形成部9aが歪みやすくなったとしても、極形成部9aを密着状に積層することが可能となり、磁石挿入孔7の幅を極力大きくし、電動モータ1の性能を高めることができる。
In the silicon steel
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
1]磁石挿入孔7と永久磁石8の数は、必ずしも4つである必要はなく、仕様に応じて適宜変更可能であり、それに伴い封鎖部10の数も適宜変更される。
2]封鎖部10は必ずしも右端面の珪素鋼薄板5bに設ける必要はなく、左端面の珪素鋼薄板5aに設ける構成にしても良い。
Next, a modified example in which the above embodiment is partially modified will be described.
1] The number of the magnet insertion holes 7 and the
2] The blocking
1 電動モータ
2 回転子
3 ロータ軸
5 ロータ鉄心
6 貫通孔
7 磁石挿入孔
8 永久磁石
10 封鎖部
10a 小孔
11 係合凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ロータ鉄心の一端の珪素鋼薄板は、前記永久磁石を受け止め可能に各磁石挿入孔を塞ぐ封鎖部を備えたことを特徴とする電動モータ。 A rotor core, a rotor core made of a silicon steel sheet laminate obtained by laminating a plurality of silicon steel sheets, and a plurality of rotor cores fitted and fixed to the rotor shaft, and a plurality of rotor cores formed in parallel to the axis of the rotor shaft In an electric motor having a plurality of permanent magnets respectively mounted in the plurality of magnet insertion holes,
An electric motor, wherein a silicon steel thin plate at one end of the rotor iron core includes a blocking portion that closes each magnet insertion hole so as to receive the permanent magnet.
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