JP2012228016A - 磁石埋め込み型回転子構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、各磁石の各磁石体を二層として磁化方向を異ならせることにより、磁束の形状を山状として回転トルクを向上させることを目的とする。
【解決手段】本発明による磁石埋め込み型回転子構造は、磁石(5)が互いに積層された第１、第２磁石(5A,5B)からなり、第１磁石(5A)は一方向に磁化方向(6)を有する１個の磁石体(5Aa)よりなり、第２磁石(5B)は互いに磁化方向(6)が異なる３個の第１〜第３磁石体(5Ba,5Bb,5Bc)よりなる構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石埋め込み型回転子構造に関し、特に、各磁石の各磁石体を二層として磁化方向を異ならせることにより、磁束の形状を山状として回転トルクを向上させるための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の磁石埋め込み型モータ（一般に、ＩＰＭモータと呼称される）としては、ここでは特に開示していないが、図３で示す構成が採用されている。
すなわち、図３において符号１で示されるものは、三相駆動用の三相巻線からなる固定子巻線２を有するステータであり、このステータ１の内側には回転子本体３が軸４を介して回転自在に設けられている。

前記回転子本体３の周縁位置には、複数（ここでは８個）の磁石５が八角形状の環状に配設されており、各磁石５の磁化方向６は、回転子本体３の半径方向に沿って形成され、この磁化方向６は各磁石５に対して交互に逆極性となるように構成されている。

前述の従来構成においては、各磁石５がＮ極とＳ極交互であるため、固定子巻線２との磁束の形成が形状の良い正弦波になりにくく、そのためにＩＰＭモータのトルク向上を得ることが困難であった。

次に、前述のような複数の磁石に対して一方向の磁化方向のみを形成した駆動方式として、前述の回転モータを直動モータとしたリニアアクチュエータについて、特許文献１の構成を図４として挙げることができる。
尚、図３と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
すなわち、図４に示されるように、長手の円筒状ケース１Ａの内壁１ａには、例えば、三相巻線からなる固定子巻線２を有する円筒状固定子１が設けられている。

前記円筒状固定子１の各固定子巻線２の内側の空隙７内には、長手形状の可動子３が軸方向Ａに沿って往復移動自在に配設され、この可動子３の外周には、多数のリングマグネット体５が設けられ、各リングマグネット体５は、矢印にて表示されているように、ラジアル方向に磁化されたラジアル磁化方向６に着磁され、その磁化方向は交互に異なる方向となるように設定されている。

特開２００２−３６９４９２号公報

従来の磁石埋め込み型の回転子及び可動子は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の図３の従来構成の場合、各磁石がＮ極とＳ極の交互配設となっているだけであるため、これ以上のトルクアップを計ることは困難であった。
また、図４の従来構成の場合、前述の磁気回路における固定子巻線を有する円筒状固定子に対する各リングマグネット体からの磁束の流れは、図５で示されるように、円筒状固定子に流れると共に、可動子の内部に磁束が流れ、正常できれいな波形の正弦波にならず、部分的に磁束が少ない個所が発生し、トルクムラ及び推力リップルの発生となっていた。
前述の円筒状リニアモータの構成は、従来例の図３のＩＰＭモータを展開すれば同一原理モータであり、図３及び図５で示されるように、各リングマグネットと固定子巻線による磁束の形状に乱れが生じ、正常な正弦波状にはならなかった。

本発明による磁石埋め込み型回転子構造は、回転子本体内に複数の磁石を埋め込み、固定子巻線との磁気作用により前記回転子本体が回転するようにした磁石埋め込み型回転子構造において、前記磁石は、互いに積層された第１磁石及び第２磁石からなり、前記第１磁石は一方向に磁化方向を有する１個の磁石体よりなり、前記第２磁石は互いに磁化方向が異なる３個の第１〜第３磁石体よりなる構成であり、また、前記第１磁石の磁化方向と前記第２磁石の中央に位置する第２磁石体の磁化方向とは、互いに一致している構成であり、また、前記第２磁石の第２磁石体の磁化方向が前記回転子本体の半径方向外側に向いている時は、前記第１、第３磁石体の磁化方向は前記第２磁石体の方向を向き、前記第２磁石の第２磁石体の磁化方向が前記回転子本体の半径方向内側に向いている時は、前記第１、第３磁石体の磁化方向は前記第２磁石体から離れる方向を向いている構成であり、また、前記各第１磁石の磁化方向は、交互に逆方向である構成である。

本発明による磁石埋め込み型回転子構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、回転子本体内に複数の磁石を埋め込み、固定子巻線との磁気作用により前記回転子本体が回転するようにした磁石埋め込み型回転子構造において、
前記磁石は、互いに積層された第１磁石及び第２磁石からなり、前記第１磁石は一方向に磁化方向を有する１個の磁石体よりなり、前記第２磁石は互いに磁化方向が異なる３個の第１〜第３磁石体よりなることにより、各極の磁束の波形が正常な正弦波状となり、従来よりも大幅なトルクアップを得ることができる。
また、前記第１磁石の磁化方向と前記第２磁石の中央に位置する第２磁石体の磁化方向とは、互いに一致していることにより、従来の正弦波の凹凸部分をきれいな状態で形成することができる。
また、前記第２磁石の第２磁石体の磁化方向が前記回転子本体の半径方向外側に向いている時は、前記第１、第３磁石体の磁化方向は前記第２磁石体の方向を向き、前記第２磁石の第２磁石体の磁化方向が前記回転子本体の半径方向内側に向いている時は、前記第１、第３磁石体の磁化方向は前記第２磁石体から離れる方向を向いていることにより、前述の凹凸形状をきれいに形成できる。
また、前記各第１磁石の磁化方向は、交互に逆方向であることにより、磁束の正弦波形状の形成に寄与することができる。

本発明による磁石埋め込み型回転子構造を示す平面構成図である。 図１の要部を示す拡大平面図である。 従来の磁石埋め込み型回転子構造を示す平面構成図である。 他の従来構成を示す断面図である。 図３及び図４の従来構成の磁束発生状態を示す磁束図である。

本発明は、各磁石の各磁石体を二層として磁化方向を異ならせることにより、磁束の形状を山状として回転トルクを向上させるようにした磁石埋め込み型回転子構造を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による磁石埋め込み型回転子構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において符号１で示されるものは、三相駆動用の三相巻線からなる固定子巻線２を有するステータであり、このステータ１の内側には回転子本体３が軸４を介して回転自在に設けられている。

前記回転子本体３の周縁位置には、複数（ここでは８個）の磁石５が八角形状の環状に配設されており、各磁石５は、図２に示されるように、長手形状の互いに積層された第１、第２磁石５Ａ，５Ｂからなり、前記第１磁石５Ａは回転子本体３の半径方向に沿う一方向に磁化方向を有する１個のみの磁石体５Ａａよりなり、前記第２磁石５Ｂは互いに磁化方向６が異なる３個の第１〜第３磁石体５Ｂａ，５Ｂｂ，５Ｂｃより構成されている。

前記第１磁石５Ａの磁化方向６と前記第２磁石５Ｂの中央に位置する第２磁石体５Ｂｂの磁化方向６とは、互いに一致し、各磁石５の磁石体５Ａａの磁化方向６と第２磁石体５Ｂｂの磁化方向６は、前記回転子本体３の各磁石５毎に交互に異なる磁化方向６となるように構成されている。

前記各磁石５における各第２磁石５Ｂの第２磁石体５Ｂｂの磁化方向６が前記回転子本体３の半径方向外側に向いている時は、前記第２磁石体５Ｂｂの両側に位置する第１、第３磁石体５Ｂａ，５Ｂｃの磁化方向６は前記第２磁石体５Ｂｂの方向を向いている。

前記各磁石５における各第２磁石５Ｂの第２磁石体５Ｂｂの磁化方向６が前記回転子本体３の半径方向内側に向いている時は、前記第２磁石体５Ｂｂの両側に位置する第１、第３磁石体５Ｂａ，５Ｂｃの磁化方向６は前記第２磁石体５Ｂｂから離れる方向すなわち前述とは逆方向に向いている。
従って、前述のように、各第１磁石５Ａの磁化方向６は、交互に逆方向であることにより、各磁石５における磁束の流れ形状は、磁化方向６で示されるように、山状又はピラミッド形及び逆山状又は逆ピラミッド形に形成されているため、回転子本体３全体としては、前述の図５の磁束の流れとは異なり、きれいな正弦波状となり、トルクリップルのないトルクアップを得ることができる。

本発明による磁石埋め込み型回転子構造は、回転型モータ及び直線型モータの何れにも適用できる。

１ ステータ
２ 固定子巻線
３ 回転子本体
４ 軸
５ 磁石
５Ａ 第１磁石
５Ｂ 第２磁石
５Ａａ 磁石体
５Ｂａ 第１磁石体
５Ｂｂ 第２磁石体
５Ｂｃ 第３磁石体
６ 磁化方向

Claims (4)

1. 回転子本体(3)内に複数の磁石(5)を埋め込み、固定子巻線(2)との磁気作用により前記回転子本体(3)が回転するようにした磁石埋め込み型回転子構造において、
   前記磁石(5)は、互いに積層された第１磁石(5A)及び第２磁石(5B)からなり、前記第１磁石(5A)は一方向に磁化方向(6)を有する１個の磁石体(5Aa)よりなり、前記第２磁石(5B)は互いに磁化方向(6)が異なる３個の第１〜第３磁石体(5Ba,5Bb,5Bc)よりなることを特徴とする磁石埋め込み型回転子構造。
2. 前記第１磁石(5A)の磁化方向(6)と前記第２磁石(5B)の中央に位置する第２磁石体(5Bb)の磁化方向(6)とは、互いに一致していることを特徴とする請求項１記載の磁石埋め込み型回転子構造。
3. 前記第２磁石(5B)の第２磁石体(5Bb)の磁化方向(6)が前記回転子本体(3)の半径方向外側に向いている時は、前記第１、第３磁石体(5Ba,5Bc)の磁化方向(6)は前記第２磁石体(5Bb)の方向を向き、前記第２磁石(5B)の第２磁石体(5Bb)の磁化方向(6)が前記回転子本体(3)の半径方向内側に向いている時は、前記第１、第３磁石体(5Ba,5Bc)の磁化方向(6)は前記第２磁石体(5Bb)から離れる方向を向いていることを特徴とする請求項１又は２記載の磁石埋め込み型回転子構造。
4. 前記各第１磁石(5A)の磁化方向(6)は、交互に逆方向であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の磁石埋め込み型回転子構造。

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