JP2012228104A - 永久磁石埋込型電動機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】永久磁石埋込型電動機1は、円弧状曲面7が周方向に等角ピッチで配列されて連続する複数の凸面に構成された外周面を有するロータコア6、円弧状曲面7のそれぞれの内径側に位置するようにロータコア6に埋設された複数の永久磁石9と、を有するロータ5と、ティース3bがそれぞれ円環状のコアバック3aから径方向内方に延設されて周方向に等角ピッチで配列されてオープンスロットに構成されたステータコア3、およびティース3bのそれぞれに集中巻きに巻回された複数の集中巻コイル4aからなるステータコイル4を有するステータ2と、を備える。
【選択図】図1
Description
オープンスロットに構成されたステータコアと、円弧状曲面が周方向に等角ピッチで配列されて連続する複数の凸面に構成された外周面を有するロータコアとを用いているので、永久磁石に発生する渦電流を低減できる。そこで、永久磁石での渦電流損が低減し、永久磁石の温度上昇が抑えられるので、永久磁石の磁束の低下や熱減磁を防止できる。
図1はこの発明の実施の形態1に係る永久磁石埋込型電動機の主要構成を模式的に示す断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る永久磁石埋込型電動機における永久磁石の渦電流損を解析した結果を示す図、図3は比較例1の永久磁石埋込型電動機の主要構成を模式的に示す断面図、図4は比較例2の永久磁石埋込型電動機の主要構成を模式的に示す断面図、図5は比較例3の永久磁石埋込型電動機の主要構成を模式的に示す断面図、図6は永久磁石埋込型電動機における渦電流損の低減メカニズムを説明する図、図7は永久磁石埋込型電動機における渦電流損の低減メカニズムを説明する図である。
比較例1,2の解析結果から、円筒形ロータコアの場合、オープンスロットからセミクローズドスロットに変えることにより、永久磁石9Aの渦電流損が低減した。これは、オープンスロットの場合、ティース3b先端の鍔部3dが省略されているので、磁束密度がティース3bのエッジ部(周方向端部)で急変し、大きな渦電流が永久磁石9Aに発生するのに対し、セミクローズドスロットの場合には、ティース3b先端の鍔部3dが磁気飽和を起こし、磁束密度の変化が緩やかとなり、永久磁石9Aに発生する渦電流が小さくなったことによるものと推考される。
ここで、磁束Aは、図6および図7に示されるように、ティース3bからロータコア6に入り、永久磁石9を横切って隣のティース3bに入る。なお、図6および図7中、Bは円筒面である。
また、ステータコア3のスロット3cがオープンスロットに構成され、ロータコア6が円弧形ロータコアに構成されているので、永久磁石9での渦電流の発生が抑制される。その結果、永久磁石9での渦電流損が小さくなり、永久磁石9の温度上昇が抑えられ、永久磁石9の磁束の低下や、熱減磁を防止することができる。
また、シャフト10の軸心O0と直交する断面において、磁石挿入穴8の外周側内壁面および内周側内壁面が、それぞれO1を中心とする半径r2および半径r3の円弧に形成されている。そこで、永久磁石9は、磁石挿入穴8の内形形状と同等の断面円弧形状の短冊形に作製されているので、永久磁石材料の使用量を削減できる。
図8はこの発明の実施の形態2に係る永久磁石埋込型電動機に適用されるステータコアを模式的に示す端面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に形成されている。
図9はこの発明の実施の形態3に係る永久磁石埋込型電動機に適用されるステータコアを模式的に示す端面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に形成されている。
図10はこの発明の実施の形態4に係る永久磁石埋込型電動機に適用されるステータコアを構成するコア片群を模式的に示す端面図、図11はこの発明の実施の形態4に係る永久磁石埋込型電動機に適用されるステータコアを模式的に示す端面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に形成されている。
また、上記実施の形態4では、コア片群を連結部で折り曲げて環状に丸めて円環状のフレームに圧入するものとしているが、コア片群を連結部で折り曲げて環状に丸め、両端のコア片のコアバック部の端面同士を突き合わせ、溶接により接合してもよい。
図12はこの発明の実施の形態5に係る永久磁石埋込型電動機に適用される永久磁石を示す端面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に形成されている。
図13はこの発明の実施の形態6に係る永久磁石埋込型電動機に適用される永久磁石を示す端面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に形成されている。
図14はこの発明の実施の形態7に係る永久磁石埋込型電動機に適用される永久磁石を示す斜視図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に形成されている。
また、上記実施の形態6,7では、永久磁石を2分割するものとしているが、永久磁石の分割数は2に限定されない。
Claims (9)
- 円弧状曲面が周方向に等角ピッチで配列されて連続する複数の凸面に構成された外周面を有するロータコア、上記円弧状曲面のそれぞれの内径側に位置するように上記ロータコアに埋設された複数の永久磁石と、を有し、隣り合う上記円弧状曲面の内径側に埋設された上記永久磁石が互いに異なる極性となるように着磁されて磁極を構成するロータと、
ティースがそれぞれ円環状のコアバックから径方向内方に延設されて周方向に等角ピッチで配列されてオープンスロットに構成されたステータコア、および上記ティースのそれぞれに集中巻きに巻回された複数の集中巻コイルからなるステータコイルを有し、上記ロータを囲繞して配設されるステータと、
を備えたことを特徴とする永久磁石埋込型電動機。 - 上記ティースは、その周方向幅が内径側に漸次細くなる先細り形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の永久磁石埋込型電動機。
- 上記ステータコアは、上記ティースがコアバック部の内周面の周方向中央から径方向内方に延設されたコア片を、環状に配列して構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の永久磁石埋込型電動機。
- 上記ステータコアは、それぞれ、上記ティースがコアバック部の内周面の周方向中央から径方向内方に延設されたコア片を、該コアバック部の外周部同士を折り曲げ可能な連結部で連結して構成されたコア片群を、該連結部で折り曲げて環状に構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の永久磁石埋込型電動機。
- 上記永久磁石は、上記ロータコアの軸心と直交する平面において、外周側外壁面が径方向外方に凸の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の永久磁石埋込型電動機。
- 上記永久磁石は、上記ロータコアの軸心と直交する平面において、内周側外壁面が径方向外方に凸の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項5記載の永久磁石埋込型電動機。
- 上記ロータコアの軸心と直交する平面において、上記永久磁石の外周側外壁面の円弧中心が上記円弧状曲面の円弧中心に一致していることを特徴とする請求項5又は請求項6記載の永久磁石埋込型電動機。
- 上記永久磁石は、周方向に複数個に分割されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の永久磁石埋込型電動機。
- 上記永久磁石は、軸方向に複数個に分割されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の永久磁石埋込型電動機。
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