JP2011166927A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアの強度を確保すると共にロータコア内に埋め込まれた永久磁石の冷却を促進させる。
【解決手段】エンドプレート２２を外径Ｒ１がロータコア１４の回転中心から永久磁石１８の内周端までの径Ｒ２より小さくなるよう形成すると共に永久磁石１８を貫通孔１６に封止するための樹脂モールド２０をロータコア１４の両端面から外側に突出して外部に露出するよう形成する。２つのエンドプレート２２でロータコア１４を挟持するからロータコア１４の強度を確保することができると共に永久磁石１８の熱を樹脂モールド２０により外部に放出することができ永久磁石１８の冷却を促進することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動機に関し、詳しくは、電磁鋼板により環状に形成されたコアプレートが積層されてなりコアプレートの積層方向に所定の貫通孔が形成されたロータコアと、所定の貫通孔内に配設された永久磁石と、永久磁石を所定の貫通孔内に封止するよう所定の貫通孔に形成された封止部材と、ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設された２つのエンドプレートと、を有するロータを備える電動機に関する。

従来、この種の電動機としては、複数の電磁鋼板が積層されてなり複数の永久磁石が埋設された磁性部材と、ロータの回転軸に取り付けられ磁性部材全体を両側から挟持するエンドプレートとして機能する本体部と、を有するロータを備える電動機において、本体部の外側に複数のフィンを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動機では、ロータの熱を複数のフィンに用いて放熱することにより、ロータの冷却効率の向上を図ることができるとしている。

特開２００２−１３６０５１号公報

しかしながら、上述の電動機では、ロータに埋設された永久磁石とフィンとの間に磁性部材，本体部が介在するため、永久磁石の熱を磁性部材，本体部を介さないと放熱できず、永久磁石を十分に冷却できない場合がある。永久磁石を十分に冷却する手法として、本体部を配設せずに磁性部材にフィンを直接取り付けることも考えられるが、この場合、エンドプレートとして機能する部材が無くなるため磁性部材の強度を確保することができなくなる。

本発明の電動機は、ロータコアの強度を確保すると共にロータコアに配設された永久磁石の冷却を促進させることを主目的とする。

本発明の電動機は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動機は、
電磁鋼板により環状に形成されたコアプレートが複数積層されてなり前記コアプレートの積層方向に所定の貫通孔が形成されたロータコアと、前記所定の貫通孔内に配設された永久磁石と、該永久磁石を前記所定の貫通孔内に封止するよう該所定の貫通孔に形成された封止部材と、前記ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設された２つのエンドプレートと、を有するロータを備える電動機であって、
前記２つのエンドプレートうち少なくとも一方は、外径が前記ロータコアの回転中心から前記複数の永久磁石の内周端までの径未満となる小径エンドプレートとして形成され、 前記封止部材は、前記ロータコアの積層方向の両端面のうち前記小径エンドプレートが配設された端面の外側に突出して外部に露出するよう形成されてなる、
ことを要旨とする。

この本発明の電動機では、エンドプレートの少なくとも一方は、外径がロータコアの回転中心から複数の永久磁石の内周端までの径未満となる小径エンドプレートとして形成され、封止部材は、ロータコアの積層方向の両端面のうち小径エンドプレートが配設された端面の外側に突出して外部に露出するよう形成されている。これにより、エンドプレートによりロータコアの強度を確保すると共に永久磁石の熱を封止部材を介して外部に放出することができ永久磁石の冷却を促進させることができる。なお、「封止部材」は、エポキシ樹脂により形成されてなるものとすることもできる。

こうした本発明の電動機において、前記封止部材は、前記小径エンドプレートが配設された端面の外側に前記ロータコアの積層方向における長さの１／２０倍から１／４倍の長さとして予め定められた所定の長さ突出するよう形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、ロータの回転抵抗の増加を抑えると共に永久磁石の冷却を促進させることができる。

本発明の一実施例としての電動機のロータ１０の構成の概略を示す構成図である。 ロータ１０を図１のＡ方向から眺めたときの外観の概略を示す外観図である。 図２のＢＢ線での断面の概略を示す断面概略図である。 図３の領域Ｃの拡大図である。 変形例の電動機のロータ１０Ｂの構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としての電動機のロータ１０の構成の概略を示す構成図であり、図２はロータ１０を図１のＡ方向から眺めたときの外観の概略を示す外観図であり、図３は図２のＢＢ線での断面の概略を示す断面概略図である。電動機は、永久磁石同期電動機(ＰＭモータ）として構成され、三相コイルが巻回された図示しないステータと、回転軸としてのロータシャフト３０に固定されたロータ１０と、を備える。

ロータ１０は、図示すように、鉄などの磁性体材料からなり所定の厚み（例えば、０．３ｍｍや０．５ｍｍ，１．０ｍｍなど）の環状の電磁鋼板であるコアプレート１２が複数積層されてなり積層方向が長さＬ１（例えば、４０ｍｍ，５０ｍｍ，６０ｍｍなど）のロータコア１４と、ロータコア１４を積層方向に貫通するよう形成された複数の貫通孔１６（実施例では１６個）内のそれぞれに配設された複数の永久磁石１８（実施例では１６個）と、各貫通孔１６に形成され各永久磁石１８を貫通孔１６内に封止する樹脂モールド２０（実施例では１６個））と、アルミニウムや銅などの非磁性体材料から形成されロータコア１４の積層方向の両端面１４ａにそれぞれ配設されてロータコア１４を挟持する２つのエンドプレート２２と、から構成されている。

ロータコア１４の各貫通孔１６は、２個ずつ対をなし、対をなす２個の貫通孔１６がロータコア１４の中心側からロータコア１４の外周側に向かうほど互いに離間する略Ｖ字状になるよう形成されている。なお、ロータコア１４の貫通孔１６より内周側には、ロータコア１４の軽量化を図るためにコアプレート１２を積層方向へ貫通する貫通孔２４が形成されている。なお、図１では、樹脂モールド２０は、複数の貫通孔１６のうち対となる２個の貫通孔１６に充填されたもののみを記載しており、他の樹脂モールド２０については記載を省略している。

エンドプレート２２は、外径Ｒ１がロータコア１４の回転中心から永久磁石１８の内周端までの径Ｒ２より小さくなるよう形成されている。こうしたエンドプレート２２によりロータコア１４を挟持しているから、ロータ１０の回転に伴ってロータコア１４を構成するコアプレート１２が脱落するのを抑制することができ、ロータコア１４の強度を確保することができる。また、エンドプレート２２は、外径Ｒ１がロータコア１４の回転中心から永久磁石１８の内周端までの径Ｒ２より小さくなるよう形成されているから、エンドプレート２２の軽量化を図ることができる。

図４は図３の領域Ｃの拡大図である。樹脂モールド２０は、熱伝導率の比較的高い（例えば、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上など）エポキシ樹脂（例えば、ＥＭＥ−Ｇ６３０Ｍ（住友ベークライト社製））により形成されており、ロータコア１４の両端面１４ａからロータコア１４の積層方向における長さＬ１の１／１０倍の長さＬ２だけ外側に突出して外部に露出するよう形成されている。こうして形成された樹脂モールド２０で各貫通孔１６内の永久磁石１８を封止するから、ロータ１０の回転に伴って永久磁石１８が貫通孔１６から抜けることを抑制することができる。また、樹脂モールド２０を端面１４ａから外側に突出して外部に露出するよう形成したから、永久磁石１８の熱を樹脂モールド２０により外部に放出することができる。これにより、永久磁石１８の冷却を促進させることができる。このように、エンドプレート２２を外径Ｒ１がロータコア１４の回転中心から永久磁石１８の内周端までの径Ｒ２より小さくなるよう形成すると共に樹脂モールド２０をロータコア１４の両端面１４ａから外側に突出して外部に露出するよう形成することにより、ロータコア１４の強度を確保すると共に永久磁石１８の冷却を促進させることができる。

以上説明した実施例の電動機によれば、エンドプレート２２を外径Ｒ１がロータコア１４の回転中心から永久磁石１８の内周端までの径Ｒ２より小さくなるよう形成すると共に樹脂モールド２０をロータコア１４の両端面１４ａから外側に突出して外部に露出するよう形成したから、ロータコア１４の強度を確保すると共に永久磁石１８の冷却を促進させることができる。

実施例の電動機では、樹脂モールド２０をロータコア１４の両端面１４ａからロータコア１４の長さＬ１の１／１０倍の長さＬ２だけ外側に突出するよう形成されているものとしたが、樹脂モールド２０の両端面１４ａから突出する長さＬ２は、長さＬ１の１／１０倍の長さに限定されるものではなく、樹脂モールド２０の熱伝導率と永久磁石１８の放熱量とに基づいて適宜定めることができ、ロータ１０の回転抵抗が極力小さくなる長さ、例えば、ロータコア１４の長さＬ１の１／２０倍から１／４倍の長さにするのが望ましい。

実施例の電動機では、永久磁石１８を封止する樹脂モールド２０をロータコア１４の両端面１４ａから長さＬ２外側に突出するよう各貫通孔１６に形成するものとしたが、各貫通孔１６の全ての樹脂モールド２０を両端面１４ａから突出するよう形成する必要はなく、図５の変形例のロータ１０Ｂに示すように、対となる２つの貫通孔１６ａ，１６ｂのうち貫通孔１６ａ（実施例では８個）を両端面１４ａから突出するよう形成すると共に貫通孔１６ｂ（実施例では８個）を両端面１４ａから突出しないよう両端面１４ａと略同一の高さに形成するものとしてもよい。

実施例の電動機では、樹脂モールド２０をロータコア１４の両端面１４ａから外側に突出するよう形成するものとしたが、樹脂モールド２０をロータコア１４の両端面１４ａのうち一方の端面１４ａ側のみ外側に突出するよう形成するものとしてもよい。

実施例の電動機では、樹脂モールド２０をエポキシ樹脂により形成するものとしたが、熱伝導率が比較的高く（例えば、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上など）、永久磁石１８を貫通孔１６内に封止可能なものであれば如何なる材料から形成されるものとしても構わない。

実施例の電動機では、ロータコア１４の両端面１４ａにそれぞれ配設された２つのエンドプレート２２を外径Ｒ１がロータコア１４の回転中心から永久磁石１８の内周端までの径Ｒ２より小さくなるよう形成するものとしたが、２つのエンドプレート２２のうち一方を外径Ｒ１がロータコア１４の回転中心から永久磁石１８の内周端までの径Ｒ２より小さい小径エンドプレートとして形成するものとしてもよい。この場合、両端面１４ａのうち小径エンドプレートが配設されたほうの端面１４ａの樹脂モールド２０を外側に突出するよう形成し、両端面１４ａのうち小径エンドプレートが配設されていないほうの端面１４ａの樹脂モールド２０を端面１４ａから突出しないよう両端面１４ａと略同一の高さに形成するものとすればよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ロータコア１４が「ロータコア」に相当し、永久磁石１８が「永久磁石」に相当し、樹脂モールド２０が「封止部材」に相当し、エンドプレート２２が「エンドプレート」に相当する。ここで、ロータコアとしては、ロータコア１４に限定されるものではなく、電磁鋼板により環状に形成されたコアプレートが積層されてなりコアプレートの積層方向に所定の貫通孔が形成されたものであれば如何なるものとしても構わない。「永久磁石」としては、永久磁石１８に限定されるものではなく、所定の貫通孔内に配設されたものであれば如何なるものとしても構わない。「エンドプレート」としては、エンドプレート２２に限定されるものではなく、ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設された２つのエンドプレートであって、２つのエンドプレートうち少なくとも一方は、外径がロータコアの回転中心から複数の永久磁石の内周端までの径未満となる小径エンドプレートとして形成されてなるものであれば如何なるものとしても構わない。「封止部材」としては、樹脂モールド２０に限定されるものではなく、所定の貫通孔内に永久磁石を封止するよう所定の貫通孔に形成され、ロータコアの積層方向の両端面のうち小径エンドプレートが配設された端面の外側に突出するよう形成されてなるものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動機の製造産業などに利用可能である。

１０，１０Ｂ ロータ、１２ コアプレート、１４ ロータコア、１４ａ 端面、１６，１６ａ，１６ｂ，２４ 貫通孔、１８ 永久磁石、２０ 樹脂モールド、２２ エンドプレート、３０ ロータシャフト。

Claims (3)

1. 電磁鋼板により環状に形成されたコアプレートが複数積層されてなり前記コアプレートの積層方向に所定の貫通孔が形成されたロータコアと、前記所定の貫通孔内に配設された永久磁石と、該永久磁石を前記所定の貫通孔内に封止するよう該所定の貫通孔に形成された封止部材と、前記ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設された２つのエンドプレートと、を有するロータを備える電動機であって、
   前記２つのエンドプレートうち少なくとも一方は、外径が前記ロータコアの回転中心から前記複数の永久磁石の内周端までの径未満となる小径エンドプレートとして形成され、 前記封止部材は、前記ロータコアの積層方向の両端面のうち前記小径エンドプレートが配設された端面の外側に突出して外部に露出するよう形成されてなる、
   電動機。
2. 請求項１記載の電動機であって、
   前記封止部材は、前記小径エンドプレートが配設された端面の外側に前記ロータコアの積層方向における長さの１／２０倍から１／４倍の長さとして予め定められた所定の長さ突出するよう形成されてなる
   電動機。
3. 請求項１または２記載の電動機であって、
   前記封止部材は、エポキシ樹脂により形成されてなる
   電動機。