JP2013179765A - 回転電気機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転電気機械において、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図る。
【解決手段】複数の空隙（36,37）が円周方向に隣接して設けられた第１ロータコア（31a）と、第１ロータコア（31a）の軸方向端部に接するとともに、複数の永久磁石（34）が設けられた第２ロータコア（31b）とを有するロータ（30）を設ける。所定の空隙（37）は、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成する。
【選択図】図３
【解決手段】複数の空隙（36,37）が円周方向に隣接して設けられた第１ロータコア（31a）と、第１ロータコア（31a）の軸方向端部に接するとともに、複数の永久磁石（34）が設けられた第２ロータコア（31b）とを有するロータ（30）を設ける。所定の空隙（37）は、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成する。
【選択図】図３
Description
本発明は、回転電気機械に関し、特に、ロータ構造に係るものである。
例えば、空気調和機に用いられるスイング圧縮機は、モータの駆動軸に対して偏心して回転するピストンを有している。また、スイング圧縮機は、圧縮の工程に応じて負荷の大きさも変動する。すなわちスイング圧縮機では、トルクが脈動する。そこで、このようなトルク脈動を有する負荷を駆動するモータには、偏心や負荷変動のバランスをとるために、バランスウエイトを駆動軸に設けた例や、ロータに貫通穴を設けることでロータに重量の偏りを設けるようにした例がある（例えば、特許文献１を参照）。
しかしながら、バランスウエイトは、磁石の磁束漏れを防止するために非磁性材を用いるのが一般的であり、コストが高くなりがちであった。
本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、回転電気機械において、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることを目的としている。
前記の課題を解決するため、第１の発明は、
複数の空隙（36,37）が円周方向に隣接して設けられた第１ロータコア（31a）と、前記第１ロータコア（31a）の軸方向端部に接するとともに、複数の永久磁石（34）が設けられた第２ロータコア（31b）とを有するロータ（30）を備え、
所定の空隙（37）は、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されていることを特徴とする。
複数の空隙（36,37）が円周方向に隣接して設けられた第１ロータコア（31a）と、前記第１ロータコア（31a）の軸方向端部に接するとともに、複数の永久磁石（34）が設けられた第２ロータコア（31b）とを有するロータ（30）を備え、
所定の空隙（37）は、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されていることを特徴とする。
この構成では、所定の空隙（37）を、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成してあるので、第１ロータコア（31a）に、重量の偏りを設けることができる。その重量の偏りにより、トルク脈動を有する負荷又は動力に回転電気機械が接続された場合に、そのトルク脈動を低減できる。
また、第２の発明は、
第１の発明の回転電気機械において、
前記空隙（36,37）は、径方向に多層に形成されていることを特徴とする。
第１の発明の回転電気機械において、
前記空隙（36,37）は、径方向に多層に形成されていることを特徴とする。
この構成では、磁極が多層に構成された回転電気機械において、第１ロータコア（31a）に、重量の偏りを設けることができる。
また、第３の発明は、
第１又は第２の発明の回転電気機械（10）において、
前記第１ロータコア（31a）は、複数の磁性材（P）が積層されて構成され、
それぞれの磁性材（P）には、上記空隙（36,37）を構成する貫通孔が、円周方向に隣接して形成され、
所定の貫通孔は、円周方向に隣接する他の貫通孔とは異なる大きさに形成され、
所定の磁性材（P）は、上記所定の貫通孔（242）の回転方向位相が、他の磁性材（P）とは異なっていることを特徴とする。
第１又は第２の発明の回転電気機械（10）において、
前記第１ロータコア（31a）は、複数の磁性材（P）が積層されて構成され、
それぞれの磁性材（P）には、上記空隙（36,37）を構成する貫通孔が、円周方向に隣接して形成され、
所定の貫通孔は、円周方向に隣接する他の貫通孔とは異なる大きさに形成され、
所定の磁性材（P）は、上記所定の貫通孔（242）の回転方向位相が、他の磁性材（P）とは異なっていることを特徴とする。
これにより、複数の磁極において重量の偏りを設けることができる。また、重量偏りを設ける磁極同士の偏り量に差異を設けることで、ロータ（30）の回転バランスを調整することもできる。
また、第４の発明は、
第１から第３の発明の何れかの回転電気機械において、
前記空隙（36,37）は、前記永久磁石（34）を挿入する磁石用スロット（32）よりも磁気抵抗が小さく構成されていることを特徴とする。
第１から第３の発明の何れかの回転電気機械において、
前記空隙（36,37）は、前記永久磁石（34）を挿入する磁石用スロット（32）よりも磁気抵抗が小さく構成されていることを特徴とする。
この構成では、永久磁石（34）を減磁させるような磁束が、第２ロータコア（31b）に作用した場合には、その磁束の一部を第１ロータコア（31a）へ向かわせることができる。これは、空隙（36,37）の磁気抵抗の方が、磁石用スロット（32）の磁気抵抗よりも小さいからである。すなわち、本発明のモータでは、従来のモータと比べ、永久磁石（34）に作用する磁界強度を小さくできる。
また、第５の発明は、
第１から第４の発明の何れかの回転電気機械において、
前記第１ロータコア（31a）は、ステータコア（21）に軸方向において対向しない非対向部を有していることを特徴とする。
第１から第４の発明の何れかの回転電気機械において、
前記第１ロータコア（31a）は、ステータコア（21）に軸方向において対向しない非対向部を有していることを特徴とする。
この構成では、ロータ（30）はステータコア（21）よりも軸方向長が長く形成される。
第１の発明によれば、第１ロータコア（31a）の重量の偏りによってトルク脈動を低減できる。それゆえ、回転電気機械において、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることが可能になる。
また、第２の発明によれば、磁極が多層に構成された回転電気機械において、前記の効果を得ることが可能になる。
また、第３の発明によれば、重量偏りを設ける磁極同士の偏り量に差異を設けることで、ロータ（30）のバランスを調整することができる。それゆえ、例えば、製造ラインで複数の機種を容易に作り分けることが可能になる。
また、第４の発明によれば、永久磁石（34）に作用する逆磁界の強度を小さくできるので、永久磁石（34）の減磁対策を図ることが可能になる。すなわち、本発明では、バランスウエイトの小型化若しくは省略と、減磁対策との両立が可能になる。
また、第５の発明によれば、重量の偏心効果をより大きくすることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
《発明の実施形態１》
本発明の回転電気機械の一例としてモータを説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るモータ（10）の横断面図である。このモータ（10）は、例えば空気調和機（図示は省略）の電動圧縮機（例えばスイング圧縮機）に用いる。
本発明の回転電気機械の一例としてモータを説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るモータ（10）の横断面図である。このモータ（10）は、例えば空気調和機（図示は省略）の電動圧縮機（例えばスイング圧縮機）に用いる。
〈モータ（10）の構成〉
モータ（10）は、図１に示すように、ステータ（20）、ロータ（30）、及び駆動軸（40）を備え、前記電動圧縮機のケーシング（50）に収容されている。なお、以下の説明において、軸方向とは駆動軸（40）の軸心の方向をいい、径方向とは前記軸心と直交する方向をいう。また、外周側とは前記軸心からより遠い側をいい、内周側とは前記軸心により近い側をいう。
モータ（10）は、図１に示すように、ステータ（20）、ロータ（30）、及び駆動軸（40）を備え、前記電動圧縮機のケーシング（50）に収容されている。なお、以下の説明において、軸方向とは駆動軸（40）の軸心の方向をいい、径方向とは前記軸心と直交する方向をいう。また、外周側とは前記軸心からより遠い側をいい、内周側とは前記軸心により近い側をいう。
〈ステータ（20）〉
ステータ（20）は、図１に示すように、円筒状のステータコア（21）と、コイル（26）とを備えている。
ステータ（20）は、図１に示すように、円筒状のステータコア（21）と、コイル（26）とを備えている。
ステータコア（21）は、電磁鋼板（P）をプレス加工によって打ち抜いて積層板を作成し、複数の積層板を軸方向に積層した積層コアである。ステータコア（21）は、図１に示すように、１つのバックヨーク部（22）、それぞれ複数のティース部（23）、及びツバ部（24）を備えている。
それぞれのティース部（23）は、図１に示すように、ステータコア（21）において径方向に伸びる直方体状の部分である。ティース部（23）とティース部（23）の間の空間が、コイル（26）が収容されるコイル用スロット（25）である。
バックヨーク部（22）は、円環状をしている。バックヨーク部（22）は、各ティース部（23）を該ティース部（23）の外周側で連結している。バックヨーク部（22）の外周部は、ケーシング（50）の内面に固定されている。
ツバ部（24）は、それぞれのティース部（23）の内周側に連なる部分である。ツバ部（24）は、ティース部（23）よりも幅（周方向の長さ）が大きく構成されている。ツバ部（24）は、内周側の面が円筒面である。その円筒面は、後述のロータコア（31）の外周面（円筒面）と所定の距離（エアギャップ（G））をもって対向している。
ティース部（23）には、いわゆる分布巻方式で、コイル（26）が巻回されている。勿論、コイル（26）は、集中巻方式で巻回することも可能である。
〈ロータ（30）〉
図２は、実施形態１のロータ（30）の断面図である。図２は、図１のＢ-Ｂ断面に相当している。ロータ（30）は、ロータコア（31）、複数の永久磁石（34）、及び２つの端板（35）（非磁性金属）を備え、円筒状である。この例では、ロータ（30）は、６つ磁極が形成され、永久磁石（34）は、磁極毎に多層を構成するように設けられている。具体的には、それぞれの磁極に３層の永久磁石（34）が設けられている。
図２は、実施形態１のロータ（30）の断面図である。図２は、図１のＢ-Ｂ断面に相当している。ロータ（30）は、ロータコア（31）、複数の永久磁石（34）、及び２つの端板（35）（非磁性金属）を備え、円筒状である。この例では、ロータ（30）は、６つ磁極が形成され、永久磁石（34）は、磁極毎に多層を構成するように設けられている。具体的には、それぞれの磁極に３層の永久磁石（34）が設けられている。
ロータコア（31）は、電磁鋼板（P）をプレス加工によって打ち抜いて積層板を作成し、複数の積層板を軸方向に積層した積層コアである。電磁鋼板（P）は、本発明の磁性材の一例である。ロータコア（31）は、前記軸方向に、３つのロータコアに分割されている（図２を参照）。詳しくは、ロータコア（31）は、２つの第１ロータコア（31a）と、１つの第２ロータコア（31b）とを備え、２つの第１ロータコア（31a）によって、第２ロータコア（31b）が挟み込まれている。第１ロータコア（31a）の高さ（H1）（前記軸方向の大きさ）は、第２ロータコア（31b）の高さ（H2）よりも小さく構成されている。
〈第２ロータコア（31b）〉
図３は、（Ａ）が第１ロータコア（31a）を軸方向から見た平面図、（Ｂ）が第２ロータコア（31b）を軸方向から見た平面図、（C）が第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）を重ねた状態を説明する図である。図３（Ｂ）に示すように、第２ロータコア（31b）には、永久磁石（34）をそれぞれ装着する、複数の磁石用スロット（32）が形成されている。この例では、磁石用スロット（32）は、第２ロータコア（31b）の軸心回りに６０°ピッチで多層に配置されている。それぞれの磁石用スロット（32）は、軸方向から見て概ね円弧状に形成され、第２ロータコア（31b）を軸方向に貫通している。永久磁石（34）は、軸方向の高さが第２ロータコア（31b）の軸方向の高さ（H2）よりも小さく構成されている（図２参照）。第２ロータコア（31b）は、永久磁石（34）によって、マグネットトルクを発生させる。
図３は、（Ａ）が第１ロータコア（31a）を軸方向から見た平面図、（Ｂ）が第２ロータコア（31b）を軸方向から見た平面図、（C）が第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）を重ねた状態を説明する図である。図３（Ｂ）に示すように、第２ロータコア（31b）には、永久磁石（34）をそれぞれ装着する、複数の磁石用スロット（32）が形成されている。この例では、磁石用スロット（32）は、第２ロータコア（31b）の軸心回りに６０°ピッチで多層に配置されている。それぞれの磁石用スロット（32）は、軸方向から見て概ね円弧状に形成され、第２ロータコア（31b）を軸方向に貫通している。永久磁石（34）は、軸方向の高さが第２ロータコア（31b）の軸方向の高さ（H2）よりも小さく構成されている（図２参照）。第２ロータコア（31b）は、永久磁石（34）によって、マグネットトルクを発生させる。
〈第１ロータコア（31a）〉
第１ロータコア（31a）は、軸方向に貫通する複数の空隙（36,37）が円周方向に隣接して設けられている。これらの空隙（36,37）は、積層板(電磁鋼板（P）)にプレス加工によって貫通孔を設けることで形成してある。第１ロータコア（31a）は、具体的には、半径方向に多層に構成された空隙（36,37）が、６０°ピッチで配置されている（図３（Ａ）参照）。これらの空隙（36,37）は、第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とを重ねると、第２ロータコア（31b）の永久磁石（34）と対向するように配置される。すなわち、半径方向で多層を構成する空隙（36,37）は、ロータ（30）の磁極に対応している。より詳しくは、図３（Ｃ）に示すように、少なくとも一つのスリット（37）の一部は、永久磁石（34）の全長に渡って磁石用スロット（32）に重なっている。このように、磁石部分にスリット（37）が重なることで、永久磁石（34）の漏れ磁束を低減できる。
第１ロータコア（31a）は、軸方向に貫通する複数の空隙（36,37）が円周方向に隣接して設けられている。これらの空隙（36,37）は、積層板(電磁鋼板（P）)にプレス加工によって貫通孔を設けることで形成してある。第１ロータコア（31a）は、具体的には、半径方向に多層に構成された空隙（36,37）が、６０°ピッチで配置されている（図３（Ａ）参照）。これらの空隙（36,37）は、第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とを重ねると、第２ロータコア（31b）の永久磁石（34）と対向するように配置される。すなわち、半径方向で多層を構成する空隙（36,37）は、ロータ（30）の磁極に対応している。より詳しくは、図３（Ｃ）に示すように、少なくとも一つのスリット（37）の一部は、永久磁石（34）の全長に渡って磁石用スロット（32）に重なっている。このように、磁石部分にスリット（37）が重なることで、永久磁石（34）の漏れ磁束を低減できる。
これらの空隙（36,37）は、第１ロータコア（31a）においてリラクタンストルクを発生させる際の磁気障壁として機能できるように、形状を定めてある。この例では、それぞれの空隙（36,37）は、軸方向から見て概ね円弧状に形成されている。
そして、所定の空隙（37）は、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている。これは、各積層板に設ける所定の貫通孔の大きさを、円周方向に隣接する他の貫通孔とは異なる大きさに形成することで実現できる。本実施形態では、図３（Ａ）において二点鎖線の円（C）で囲んだ、磁極（Mp）に対応の空隙（37）は、他の磁極の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている。より具体的には、磁極（Mp）に対応の空隙（37）における半径方向の幅（Wg1）は、他の磁極の空隙（36）における半径方向の幅（Wg2）よりも小さく形成されている。以下では、説明の便宜のため、幅が狭く形成された空隙（37）のことをスリットとも呼ぶ。前記の構成により、第１ロータコア（31a）は、スリット（37）が対応した磁極（Mp）の部分に重量が偏ることになる。
なお、この例では、図２に示すように、２つの第１ロータコア（31a）は、スリット（37）の回転方向の位相が互いに逆である（すなわち位相が１８０°ずれている）。また、この例では、何れの空隙（36,37）も、半径方向の幅（Wg1,Wg2）が磁石用スロット（32）の半径方向の幅（Wm）よりも小さい。すなわち、Ｗｇ１＜Ｗｇ２＜Ｗｍである。これにより、何れの空隙（36,37）も、半径方向においては、磁石用スロット（32）よりも磁気抵抗が小さくなる。
〈本実施形態における効果〉
以上のとおり、本実施形態では、第１ロータコア（31a）に、重量の偏りを設けることができる。第１ロータコア（31a）に重量の偏りを設けることができると、例えばスイング圧縮機のようなトルク脈動を有する負荷にモータ（10）が接続された場合に、その重量の偏りによって、前記トルク脈動を低減させること（すなわち回転バランスの調整）ができる。これにより、本実施形態のモータ（10）では、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることが可能になる。
以上のとおり、本実施形態では、第１ロータコア（31a）に、重量の偏りを設けることができる。第１ロータコア（31a）に重量の偏りを設けることができると、例えばスイング圧縮機のようなトルク脈動を有する負荷にモータ（10）が接続された場合に、その重量の偏りによって、前記トルク脈動を低減させること（すなわち回転バランスの調整）ができる。これにより、本実施形態のモータ（10）では、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることが可能になる。
また、従来のモータのようにロータにバランス調整用の貫通穴を設けると、磁心として作用する部分が減少するので、磁気飽和を招く可能性がある。これに対し、本実施形態のロータ（30）では、磁路が狭くなることがないので、磁気飽和を招くことはない。それゆえ、第１ロータコア（31a）で効果的にリラクタンストルクを発生させることができる。すなわち、この構成による前記トルク脈動の低減は、モータ本来の性能（例えばトルク特性）に及ぼす影響は小さい。
また、第１及び第２ロータコア（31a,31b）の外径は同じであるため、磁気的アンバランスが起きず、磁気的な要因のトルクリプルは増大しない。
また、それぞれの空隙（36,37）は、磁石用スロット（32）よりも磁気抵抗を小さく構成してあるので、ステータ（20）から第２ロータコア（31b）に、永久磁石（34）を減磁させるような磁束が作用した場合には、その磁束の一部を第１ロータコア（31a）へ向かわせることができる。すなわち、モータ（10）では、従来のモータと比べ、永久磁石（34）に作用する逆磁界強度が小さい。したがって、本実施形態では、逆磁界による永久磁石（34）の減磁を対策することが可能になる。
《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２に係るロータ（30）の断面図である。本実施形態のロータ（30）は、第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とをひとつずつ備えている。第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とは、互いに軸方向端部で接している。第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている（図３（Ａ）参照）。
図４は、本発明の実施形態２に係るロータ（30）の断面図である。本実施形態のロータ（30）は、第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とをひとつずつ備えている。第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とは、互いに軸方向端部で接している。第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている（図３（Ａ）参照）。
この構成においても、第１ロータコア（31a）における重量の偏りによって、前記トルク脈動を低減させることができる。これにより、本実施形態のモータ（10）でもやはり、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることが可能になる。また、実施形態１の例と同様に、逆磁界による永久磁石（34）の減磁を対策することが可能になる。
また、第２ロータコア（31b）は、第１ロータコア（31a）に接していない軸方向端部側から、永久磁石（34）を磁石用スロット（32）に、容易に挿入することができる。また、第２ロータコア（31b）では、第１ロータコア（31a）に接する軸方向端部側に、永久磁石（34）の抜けを防止するためのカバー等が不要になる。
《発明の実施形態３》
図５は、本発明の実施形態３に係るロータ（30）の断面図である。本実施形態のロータ（30）は、ひとつの第１ロータコア（31a）と、２つの第２ロータコア（31b）とを備え、第１ロータコア（31a）をその軸方向両端から、第２ロータコア（31b）によって挟み込んで形成してある。第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている（図３（Ａ）参照）。
図５は、本発明の実施形態３に係るロータ（30）の断面図である。本実施形態のロータ（30）は、ひとつの第１ロータコア（31a）と、２つの第２ロータコア（31b）とを備え、第１ロータコア（31a）をその軸方向両端から、第２ロータコア（31b）によって挟み込んで形成してある。第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている（図３（Ａ）参照）。
この構成においても、第１ロータコア（31a）における重量の偏りによって、前記トルク脈動を低減させることができ、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることが可能になる。また、実施形態１の例と同様に、逆磁界による永久磁石（34）の減磁を対策することが可能になる。
また、この構成では、ロータ（30）の軸方向両端から永久磁石（34）を挿入することができる。そのため、ロータ（30）の組み立てが容易になる。
《発明の実施形態４》
図６は、本発明の実施形態４に係るロータ（30）の断面図である。この例では、ロータ（30）は、第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とを２つずつ備え、第１及び第２ロータコア（31a,31b）は、交互に積層されている。それぞれの第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている（図３（Ａ）参照）。この例でも、２つの第１ロータコア（31a）は、スリット（37）の回転方向の位相が互いに逆である。
図６は、本発明の実施形態４に係るロータ（30）の断面図である。この例では、ロータ（30）は、第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とを２つずつ備え、第１及び第２ロータコア（31a,31b）は、交互に積層されている。それぞれの第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている（図３（Ａ）参照）。この例でも、２つの第１ロータコア（31a）は、スリット（37）の回転方向の位相が互いに逆である。
この構成においても、第１ロータコア（31a）における重量の偏りによって、前記トルク脈動を低減させることができる。これにより、本実施形態のモータ（10）でもやはり、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることが可能になる。また、実施形態１の例と同様に、逆磁界による永久磁石（34）の減磁を対策することが可能になる。
《発明の実施形態５》
図７は、本発明の実施形態５に係るロータ（30）の断面図である。この例では、ロータ（30）は、３つの第１ロータコア（31a）と、２つの第２ロータコア（31b）とを備えている。第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とは、交互に積層されている。それぞれの第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている（図３（Ａ）参照）。そして、この例では、図７に示すように、軸方向両端の第１ロータコア（31a）は、スリット（37）の回転方向の位相が互いに逆である。なお、真中の第１ロータコア（31a）におけるスリット（37）は、両端の何れかの第１ロータコア（31a）のスリット（37）と、回転方向の位置が同位相である。
図７は、本発明の実施形態５に係るロータ（30）の断面図である。この例では、ロータ（30）は、３つの第１ロータコア（31a）と、２つの第２ロータコア（31b）とを備えている。第１ロータコア（31a）と第２ロータコア（31b）とは、交互に積層されている。それぞれの第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている（図３（Ａ）参照）。そして、この例では、図７に示すように、軸方向両端の第１ロータコア（31a）は、スリット（37）の回転方向の位相が互いに逆である。なお、真中の第１ロータコア（31a）におけるスリット（37）は、両端の何れかの第１ロータコア（31a）のスリット（37）と、回転方向の位置が同位相である。
この構成においても、第１ロータコア（31a）における重量の偏りによって、前記トルク脈動を低減させることができる。これにより、本実施形態のモータ（10）でもやはり、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることが可能になる。また、実施形態１の例と同様に、逆磁界による永久磁石（34）の減磁を対策することが可能になる。
《発明の実施形態６》
図８は、本発明の実施形態６に係るロータ（30）の断面図である。図８に示すように、本実施形態のロータ（30）は、ひとつの第１ロータコア（31a）と、２つの第２ロータコア（31b）とを備え、第１ロータコア（31a）は、その軸方向両端から第２ロータコア（31b）によって挟み込まれている。
図８は、本発明の実施形態６に係るロータ（30）の断面図である。図８に示すように、本実施形態のロータ（30）は、ひとつの第１ロータコア（31a）と、２つの第２ロータコア（31b）とを備え、第１ロータコア（31a）は、その軸方向両端から第２ロータコア（31b）によって挟み込まれている。
この例でもロータ（30）は、各磁極が多層（この例では３層）に形成されている。そして、第１ロータコア（31a）にも永久磁石（34）が挿入されている。詳しくは、各磁極の内周側の２層には、第１及び第２ロータコア（31a,31b）を貫くように、永久磁石（34）が挿入され、最外周の層には、第２ロータコア（31b）のみに永久磁石（34）が挿入されている。第１ロータコア（31a）の最外周の層には、空隙（36,37）が形成されている。第１ロータコア（31a）は、実施形態１の例と同様に、所定の空隙（37）が、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されている。
この構成においても、第１ロータコア（31a）に重量の偏りを設けることができ、この重量の偏りによって、前記トルク脈動を低減させることができる。これにより、本実施形態のモータ（10）でもやはり、バランスウエイトの小型化若しくは省略を図ることが可能になる。また、実施形態１の例と同様に、逆磁界による永久磁石（34）の減磁を対策することが可能になる。
《その他の実施形態》
なお、各磁極において空隙（36,37）や永久磁石（34）を設ける層数は例示である。例えば、ロータ（30）は、必ずしも、空隙（36,37）や永久磁石（34）を多層構造にする必要はない。すなわち、ロータ（30）の磁極は、１層のみで構成してもよい。勿論、３層よりも多い構成としてもよい。
なお、各磁極において空隙（36,37）や永久磁石（34）を設ける層数は例示である。例えば、ロータ（30）は、必ずしも、空隙（36,37）や永久磁石（34）を多層構造にする必要はない。すなわち、ロータ（30）の磁極は、１層のみで構成してもよい。勿論、３層よりも多い構成としてもよい。
また、空隙（36,37）の層数は、永久磁石（34）の層数と同数である必要はない。例えば、空隙（36,37）の層数を前記のように永久磁石（34）の層数と同数にしてもよいし、３層の中間層だけに設けたり、最内周の層だけに設けたりすることで、空隙（36,37）の層数の方を永久磁石（34）の層数よりも少なくすることもできる。この場合、最外周の磁石は、最も逆磁界による減磁耐力を要するので、減磁対策の観点からは、最外周に、幅の狭い空隙（37）を設けるのがよい。
図９は、空隙（36,37）の層数が永久磁石（34）の層数よりも多いロータ（30）の例を示す図であり、（Ａ）が第１ロータコア（31a）の軸方向から見た平面図、（Ｂ）が第２ロータコア（31b）の平面図である。この例では、永久磁石（34）は各磁極に３層が設けられているのに対し、空隙（36,37）は各磁極に４層が設けられている。こうすることで、第１ロータコア（31a）において、有効に磁路を確保でき、効果的にリラクタンストルクを発生させることができる。
また、空隙（37）（スリット）を複数の磁極に配置して、重量の偏りを調整するようにしてもよい。例えば、第１ロータコア（31a）用の積層板の回転方向の位相をずらすことで、スリット（37）を複数磁極への配置を実現できる。スリット（37）の回転方向位相のずらし方は、一例としては、第１ロータコア（31a）を構成する所定枚数の積層板をスリット（37）が同極（例えば前記磁極（Mp）とする）に対応するように揃えて積層するとともに、残りの積層板を、スリット（37）が、磁極（Mp）に隣接する磁極に対応するように回転方向の位相をずらして積層することで、第１ロータコア（31a）を構成することが考えられる。この例では、スリット（37）を２つの磁極に配置することができる。つまり、重量偏りを設ける磁極同士の偏り量に差異を設けることで、ロータ（30）の回転バランスを調整することができる。これにより、例えばロータ（30）の製造段階において重量の偏りを調整でき、製造ラインで複数の機種を容易に作り分けることが可能になる。
また、第１及び第２ロータコア（31a,31b）は、圧粉磁心で構成してもよい。
また、本発明は、モータの他に、トルク脈動を有する動力に接続される回転電気機械にも適用できる。具体例としては、発電機への適用が挙げられる。
また、第１ロータコア（31a）は、ステータコア（21）に対向しない非対向部を設けてもよい。図１０は、第１ロータコア（31a）の全体をステータコア（21）と非対向とした例を示す図である。勿論、非対向部は、第１ロータコア（31a）の軸方向の一部であってもよい。このように、ロータコア（31）を延長して前記非対向部を設けることで、モーメントがより大きくなり、重量の偏心効果をより大きくすることができる。
以上のとおり、本発明は、回転電気機械のロータ構造について有用である。
１０ モータ（回転電気機械）
３０ ロータ
３１ａ 第１ロータコア
３１ｂ 第２ロータコア
３２ 磁石用スロット
３４ 永久磁石
３６，３７ 空隙
３０ ロータ
３１ａ 第１ロータコア
３１ｂ 第２ロータコア
３２ 磁石用スロット
３４ 永久磁石
３６，３７ 空隙
Claims (5)
- 複数の空隙（36,37）が円周方向に隣接して設けられた第１ロータコア（31a）と、前記第１ロータコア（31a）の軸方向端部に接するとともに、複数の永久磁石（34）が設けられた第２ロータコア（31b）とを有するロータ（30）を備え、
所定の空隙（37）は、円周方向に隣接する他の空隙（36）とは異なる大きさに形成されていることを特徴とする回転電気機械。 - 請求項１の回転電気機械において、
前記空隙（36,37）は、径方向に多層に形成されていることを特徴とする回転電気機械。 - 請求項１又は請求項２の回転電気機械（10）において、
前記第１ロータコア（31a）は、複数の磁性材（P）が積層されて構成され、
それぞれの磁性材（P）には、上記空隙（36,37）を構成する貫通孔が、円周方向に隣接して形成され、
所定の貫通孔は、円周方向に隣接する他の貫通孔とは異なる大きさに形成され、
所定の磁性材（P）は、上記所定の貫通孔（242）の回転方向位相が、他の磁性材（P）とは異なっていることを特徴とする回転電気機械。 - 請求項１から請求項３の何れかの回転電気機械において、
前記空隙（36,37）は、前記永久磁石（34）を挿入する磁石用スロット（32）よりも磁気抵抗が小さく構成されていることを特徴とする回転電気機械。 - 請求項１から請求項４の何れかの回転電気機械において、
前記第１ロータコア（31a）は、ステータコア（21）に軸方向において対向しない非対向部を有していることを特徴とする回転電気機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012041919A JP2013179765A (ja) | 2012-02-28 | 2012-02-28 | 回転電気機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2012041919A JP2013179765A (ja) | 2012-02-28 | 2012-02-28 | 回転電気機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013179765A true JP2013179765A (ja) | 2013-09-09 |
Family
ID=49270899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2012041919A Pending JP2013179765A (ja) | 2012-02-28 | 2012-02-28 | 回転電気機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013179765A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10923973B2 (en) | 2015-03-16 | 2021-02-16 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Rotor for rotating electrical machine |
-
2012
- 2012-02-28 JP JP2012041919A patent/JP2013179765A/ja active Pending
Cited By (2)
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| EP3273573B1 (en) * | 2015-03-16 | 2023-10-18 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Rotor for rotating electrical machine |
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